Une étude, dont les résultats ont été publiés dans Nature Physics, indique que les températures négatives, introduites en physique pour rendre compte du comportement des systèmes de spins nucléaires, n’existeraient pas et seraient simplement un artefact issu d’une mauvaise définition de l’entropie en mécanique statistique.

Dans les années 1930, une version quantique de la mécanique statistique de Boltzmann et de Gibbs a été donnée par von Neumann et Landau. Dans ce contexte, l'utilisation de températures négatives a posé problème à un certain nombre de chercheurs. Peut-être que la conclusion de l'étude, présentée ici, va mettre un point final à ce malaise.

La démonstration développée repose sur une façon de compter les nombres d’états microscopiques d’un système physique, donnée par Gibbs, «qui avait été oubliée tout en redonnant les mêmes résultats que celle de Boltzmann dans beaucoup de situations». Il est ainsi apparu que cette procédure «conduisait à des températures positives dans le cas des systèmes où l’on croyait voir apparaître des températures négatives».
 
De plus, il a été montré «que la notion de température négative n’était en fait pas compatible avec la thermodynamique», alors que «la formule donnant l’entropie d’un système, avancée par Gibbs voilà plus d’un siècle, permettait par contre d’obtenir une thermodynamique statistique cohérente, en plein accord avec les expériences et les principes de la thermodynamique de Clausius et Kelvin».