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地球上で地表で直接記録された最低自然温度は、1983年7月21日に当時のソ連のボストーク基地（南極）で地上測定により記録された-89.2 ℃（-128.6 °F、184.0K ）である。[ 1 ]
2010年8月10日、衛星観測により、ドームアルグスとドーム富士の間の尾根沿いの標高3,900m（12,800フィート）地点で、表面温度が-92℃（-134°F、181K）であることが示された。 [ 2 ]この結果は、2013年12月にカリフォルニア州サンフランシスコで開催された米国地球物理学連合の第46回年次総会で報告された。これは暫定値であり、修正される可能性がある。[ 3 ]この値は、 1983年の記録とは異なり、地上温度計ではなく衛星からのリモートセンシングによって測定されたため、記録上の最低温度としては記載されていない。 [ 4 ]発表された温度は氷の表面温度を反映しているのに対し、ボストークの測定値は氷上の空気の温度を測定しているため、両者は直接比較できない。後の研究[ 5 ]では、南極高緯度地域では表面温度が約-98 °C (-144 °F; 175 K)まで低下する場所が多数あることが示されている。表面付近では非常に強い温度勾配があるため、これは表面付近の最低気温が約-94 °C (-137 °F; 179 K)であることを示唆している。
1838年1月21日、ロシアの商人ネヴェロフはヤクーツクで-60 ℃（-76 °F、213K ）の気温を記録した。[ 6 ] 1885年1月15日、H.ワイルドはベルホヤンスクで-68 ℃（-90 °F、205K ）の気温が測定されたと報告した。[ 6 ]同じ場所で1892年2月に行われた後の測定では、-69.8 ℃（-93.6 °F、203.3K ）と報告された。ソビエトの研究者は後に、1933年2月にベルホヤンスクの南東約650km （400マイル）のオイミャコンで-67.7 ℃（-89.9 °F、205.5K ）を記録したと発表した。この測定値は1940年代を通じてソ連の文献で記録的な低値として報告され、ベルホヤンスクでの以前の測定値は遡及的に-67.6 °C (-89.7 °F; 205.6 K)に修正された。[ 7 ]
次に信頼できる測定が行われたのは、1957年のシーズン中に南極のアムンゼン・スコット南極点基地で、5月11日に-73.6 °C (-100.5 °F; 199.6 K) 、 9月17日に-74.5 °C (-102.1 °F; 198.7 K)を記録した。 [ 6 ]次に世界記録の最低気温となったのは、 1968年に南極高原のソ連ボストーク基地で測定された-88.3 °C (-126.9 °F; 184.8 K)である。ボストーク基地は1983年7月21日に-89.2 °C (-128.6 °F; 184.0 K)を記録し、再び自身の記録を更新した。[ 8 ]これは直接記録された気温の記録として残っている。
1904年、オランダの科学者ハイケ・カメルリング・オネスは、液体ヘリウムの製造を目的として、オランダのライデンに特別な研究所を設立した。1908年、彼は温度を絶対零度より4度高い-269 ℃（-452.20 °F、4.15K ）以下に下げることに成功した。ヘリウムは、この極めて低温の状態でのみ液化する。ヘリウムの沸点は-268.94 ℃（-452.09 °F、4.21K ）である。カメルリング・オネスはこの功績によりノーベル物理学賞を受賞した。 [ 9 ]
カメルリング・オネスの方法は、対象となるガスを減圧し、断熱冷却によって冷却することに基づいていた。これは熱力学第一法則から導かれる。
ここで、 U =内部エネルギー、Q =系に加えられた熱量、 W =系が行った仕事。
一定体積の箱の中にある気体を考えてみましょう。箱の中の圧力が大気圧よりも高い場合、箱を開けると気体は周囲の大気に対して仕事をして膨張します。この膨張は断熱膨張であり、気体は仕事をしたので、
内部エネルギーが減少したため、温度も低下した。
2000年11月現在、ヘルシンキ工科大学低温研究所での実験で、100 pK以下の核スピン温度が報告されている。しかし、これは特定の種類の運動（核スピンと呼ばれる量子特性）の温度であり、可能なすべての自由度に対する全体的な平均熱力学的温度ではない。 [ 10 ]このような低温では、分子運動が自由度全体で平均化されると仮定できないため、「温度」の概念は多面的になる。対応するピーク放射は、馴染みのある赤外線ではなく電波にあるため、隣接する原子による吸収効率が非常に低く、熱平衡に達するのが困難になる。
低温研究所は1999年に100 pK、すなわち1.0 × 10 −10 Kという記録的な低温を記録した。[ 11 ]
低温を実現するための現在の装置は2段階からなります。最初の段階ではヘリウム希釈冷凍機を使用してミリケルビンの温度に到達し、次の段階では断熱核消磁を使用してピコケルビンに到達します。[ 11 ]
極低温は、熱運動によって乱されてしまう超流動体やボーズ・アインシュタイン凝縮体といった量子力学的な物質相を観測する上で有用である。
