sentido antihorario con respecto a una dirección dada. Estos dos estados de espín se representan mediante ↑ y ↓. El movimiento de
rotación del electrón da lugar a un campo magnético, y podemos imaginar a cada electrón comportándose como una pequeña aguja
imantada orientada en uno de los dos sentidos. En presencia de un campo magnético aplicado, las dos orientaciones de las agujas
imantadas debidas a los estados de espín tienen diferente energía, y la distribución de Boltzmann puede utilizarse para calcular la
pequeña diferencia entre poblaciones a una temperatura dada. A temperatura ambiente habrá un número algo menor de espines de
menor energía ↓ que de espines de mayor energía ↑. Si de alguna manera consiguiéramos convertir algunos de los espines ↑ en espines
↓, la diferencia de poblaciones correspondería a una temperatura menor y habríamos enfriado la muestra. Si consiguiéramos que
todos los espines fueran ↓, habríamos alcanzado el cero absoluto.
Representaremos la muestra a temperatura ambiente y en ausencia de campo magnético mediante …↓↓↑↓↑↑↓↓↓↑↓…,
distribución aleatoria de espines ↓ y ↑. Estos espines están en contacto térmico con el resto del material de la muestra y poseen una
misma temperatura. Ahora aumentamos el campo magnético manteniendo la muestra en contacto térmico con el medio. Debido a
que la muestra puede ceder energía al medio, las poblaciones de espín pueden modificarse. La muestra se convierte en
…↑↓↓↑↓↓↓↑↑↓↑…, con un ligero predominio de espines ↑ frente a espines ↓. La distribución de espines contribuye a la entropía, así
que podemos concluir que debido a que la distribución de espines es menos aleatoria de lo que era en un principio (ya que podemos
estar más seguros de encontrar un espín ↓ a ciegas), la entropía de la muestra se ha reducido (figura 20). Esto es, subiendo el campo
magnético y permitiendo que la energía escape según se realinean los espines, bajamos la entropía de la muestra.
20. Proceso de desmagnetización adiabática para alcanzar bajas temperaturas. Las flechas representan el alineamiento de los espines de los electrones de la
muestra. La primera etapa (M) es de magnetización isoterma, que incrementa el alineamiento de espines; la segunda etapa (D) es de desmagnetización adiabática, que
conserva la entropía y por ello corresponde a un descenso de la temperatura. Si ambas curvas no confluyeran en T = 0, seria posible disminuir la temperatura hasta