Alin mahdollinen lämpötila tai absoluuttinen nolla, kuten sitä kutsutaan, on -459.67 ° C (-273.15 ° F). Sitä kutsutaan myös 0 kelviniksi, asteikko, joka vastaa celsiusasteita, mutta joka käyttää absoluuttista nollaa veden jäätymispisteen sijasta. Tämä on piste, jossa kaikki atomiliike lakkaa.
Yllä oleva määritelmä voi kuitenkin olla epätäydellinen, koska atomi on itse kokonaisuus, jolla on monimutkainen sisäinen rakenne. Alimman mahdollisen lämpötilan tai todellisen absoluuttisen nollan saavuttamiseksi atomiliikkeen ei tarvitse vain pysähtyä, vaan myös kaikkien atomin sisäisten komponenttien on pysähdyttävä. Elektronien pitäisi lopettaa kiertäminen vastaavilla atomiytimillään, neutronien ja protonien ytimissä pitäisi lopettaa toistensa vetäminen ympäri sisäisillä voimillaan, kvarkkeilla ja minkä tahansa taustalla olevan rakenteen on lopetettava kaikki toiminta. Kvanttimekaanisten vaikutusten vuoksi tämä on mahdotonta. Siksi täsmällisempi määritelmä koskee ainekokoelmia, joista ei voida ottaa lisää lämpöenergiaa, toisin sanoen toinen näytteen kanssa kosketukseen joutuva atomikokoelma siirtää aina energiaa siihen, ei päinvastoin.
Kuten järjestelmän tehokkuus, hiukkasen nopeus tai suurin mahdollinen lämpötila, absoluuttinen nolla on itse asiassa teoreettinen määrä, jota voidaan vain lähestyä, mutta ei todennäköisesti koskaan saavuttaa.
Lämpötilat lähellä absoluuttista nollaa on saavutettu laserjäähdytyksen ja magneettisen haihdutusjäähdytyksen tekniikoilla. Laserjäähdytyksessä nopeasti liikkuvia atomeja ahdistetaan fotoneilla, kunnes ne hidastuvat 1/10,000 250: een kelvin-asteen asteeseen. Magneettisessa haihdutusjäähdytyksessä magneettikenttä pitää loput atomit löysällä paikallaan, ja energisemmät atomit lopulta pakenevat jättäen jälkeensä hitaimmat jäänteet. Näitä tekniikoita käyttämällä on saavutettu jopa XNUMX pikokelviinin (pK) lämpötila. Tämä kylmä voi käyttäytyä outoilla tavoilla muodostaen rakenteita, joita kutsutaan Bose-Einstein-kondensaateiksi, jotka osoittavat ominaisuutta nimeltä superfluidity tai atomien virtausta ilman viskositeettia.