實驗實現超低溫都是採用鐳射冷卻法，利用鐳射使粒子的運動趨於停止，所以溫度會降得很低。此時物質並不會無限小，因為溫度表示的是粒子的熱運動劇烈程度。

沒有能級上限的系統裡，開爾文記錄溫度沒有負溫度值。你應該是看錯了，應該是10^-9開爾文，意思是比0k高了一點點，很接近絕對零度了。這個量級的溫度一般是用鐳射冷凍法才能實現的。

在有能級上限的系統裡，是可以出現負溫度的。因為這樣的系統裡，溫度上升體系的熵反而減小。這個要到大學才能學到。

這個話題很大，我儘量長話短說。低於1K的叫超低溫。我認為，根據熱力學的能溫當量：Ek=3×½kT或mv²=3kT，即溫度是粒子平均動能的指標。

以下，我先摘要超低溫相關技術；然後探討太空超低溫的形成機制，這也涉及真空的本質。

一，3He低溫恆溫器專題摘要。

利用3He蒸發的低溫恆溫器是獲得1K以下溫度的最簡便的方法。3He的質量小,零點運動強烈,因此在所有的溫度下它的蒸氣壓比4He都要高。此外，因不存在3He膜,也就沒有沿著3He膜的傳熱或3He蒸發而產生的額外漏熱。所以在低溫端可以利用一粗管道對3He液浴減壓,獲得比利用4He液浴減壓所能達到的更低的溫度。3He的正常沸點是3.19K，透過減壓可達稍低於0.3K的溫度。

二，順磁鹽絕熱去磁的摘要。

順磁鹽絕熱去磁又稱磁冷卻。順磁鹽中含有鐵或稀土族元素，其3d或4f殼層沒有填滿因而具有磁矩。當溫度高於順磁鹽的磁有序特徵溫度θ 時(見順磁性),各個離子間因相互作用較小，比較自由,順磁鹽 可看作是一個混亂取向的偶極子體系。當達到溫度θ時，發生偶極子的自發取向,系統的熵 減小。當>θ時，如果施加一外磁場 = i,從體系的溫－熵圖，可看出,外磁場引起的偶極子擇優取向,使體系的熵減少。因此, 如果在減壓4He或3He液浴中將順磁鹽預冷到某一溫度Ti,然後在與液氦浴保持熱接觸的條件下施加外磁場進行等溫磁化，體系在這過程中釋放出來的磁化熱為液氦浴所吸收，熵下降。再使鹽與周圍環境絕熱,並將磁場降至B=Bi或零。這樣就可以獲得顯著的降溫效果,得到T=Ti或T=T0的溫度。絕熱去磁所能達到的最終溫度取決於外磁場強度和順磁鹽的磁有序化特徵溫度。W.F.吉奧克於1933年完成了順磁鹽絕熱去磁實驗，獲得了千分之幾開的低溫。

三，稀釋致冷機的摘要。

1956年H.倫敦最先提出稀釋致冷機的原理，1965年第一臺稀釋致冷機誕生 ，它是利用3He-4He混合液的性質設計的致冷機。3He和4He的混合液在0.87K以上溫度時是完全互溶的溶液，在0.87K以下時發生相分離，即分成含3He較多的濃相和含3He較少的稀相兩部分，兩者間構成一介面，濃相浮於稀相之上。當3He原子從濃相透過介面進入稀相時，類似於普通液體透過液麵蒸發成氣體，要吸熱致冷。進入稀相的3He原子透過迴圈系統重新回到濃相。稀釋致冷機結構簡單可靠，致冷能力強，可長時間連續工作，可得穩定的可調節的超低溫，這是傳統的順磁鹽絕熱去磁法所無法比擬的，現已獲廣泛應用。用此法得到的最低溫度為1.5mK。

四，坡密朗丘克致冷的摘要。

溫度在0.32K以下時，液態3He的熵比固態3He的熵要小，因而加 壓發生液－固相變時要吸熱，從而達到致冷效果。此法由I.Y.坡密朗丘克於1950年提出，1965年實驗成功。此法常在稀釋致冷機的基礎上使用，可達到的極限低溫為1mK。1972年在此低溫附近發現了3He的超流新相（見液態氦）。

五，核絕熱去磁的摘要。

原子核的自旋磁矩比電子自旋磁矩要小得多，故原子核磁矩間的相 互作用也比電子磁矩間的相互作用弱得多。直到mK溫度範圍，核磁矩仍然是混亂取向，因而可用核絕熱去磁法使核系統降溫。通常以稀釋致冷機預冷，用超導磁體產生強磁場，使核自旋磁化，再絕熱去磁。此法由C.J.戈特和N.庫爾蒂分別於1934年和1935年提出，1956年庫爾蒂成功地使金屬銅的核自旋溫度冷卻到16μK。後來用二級核絕熱去磁使核自旋溫度達到50nK（5×10-8K）的極低溫，第一次觀察到銅中核磁矩的自發反鐵磁排列。物質內部的熱運動包括核自旋運動、晶格振動和自由電子運動，3種運動對內能都有貢獻，在較高溫度時3種運動間的能量交換迅速，可處於熱平衡狀態，可用同一溫度來描述。在極低溫度下，三者間的能量交換較慢，不能很快建立熱平衡，故應區分與不同運動相聯絡的溫度。與核自旋運動相聯絡的溫度稱為核自旋溫度。核絕熱去磁只能降低核自旋溫度。儘管核自旋溫度已降到50nK量級，但晶格溫度可能仍為mK量級。

六，自然界生產超低溫的探索。

我們知道，在地球大氣圈1000km範圍，隨著大氣高度不斷上升，空氣密度越來越稀薄，分子態粒子越來越少，等離子體（自由電子與自由質子）越來越凸顯。

在地球輻射帶50000km範圍，除了宇宙塵埃，有極稀少的等離子體與幾乎真空的漣漪漲落。

可以想象，在極深太空，例如在宇宙微波背景輻射空域，自由的中微子、電子、質子等費米子將全部失蹤。

▲費米子隨著發散圈的不斷遠去最終失蹤。

僅剩的是最低頻率的電磁波(也是哈勃紅移的目的地)，基態的真空漣漪(以光速運動)，溫度接近絕對零度(在2.725K左右)，所有費米子的橢球型粒子最終降解為波帶型的真空漣漪。