与通常原子分布律不同的是：在负温度下处于高能级原子的数量要大于处于低能级原子的数量。
据国外媒体报道，物理学家在实验室中实现了处于“负温度”（negativetemperature）状态的原子气体。
在正温度区间，处于低能级原子的数量要大于处于高能级原子的数量，这种分布模式在物理学中称为“玻尔兹曼分布”。当物体受到加热的时候，其中的原子吸收能量会跃迁到较高的能级。所谓的“负温度”是正温度的反面，在负温度下处于高能级原子的数量要大于处于低能级原子的数量。
来自德国慕尼黑大学的物理学家UlrichSchneider说：“逆玻尔兹曼分布是物体处于负温度的标志，这正是我们所实现的。气体的温度实际上并没有低于绝对零度，而是更热，甚至比任何正温度还要热。按照定义，温度在无限大处跃迁到负温度区间。”
正如期望的那样，处于负温度的物体有非常奇怪的性质。例如，通常情况下，热量是从高温物体流向低温物体（高温的物体冷却，低温的物体加热），直到温度相等为止。然而，热量是从负温度物体流向正温度物体，处于负温度的物体比处于正温度的物体要热。
负温度另一个古怪的性质与熵（entropy）有关，熵是对一个系统有序性的度量。当物体释放热量的时候，就会增加周围物体的熵值，使它们变得更混乱。然而，当处于负温度的物体释放热量的时候，它可以吸收周围物体的熵，使它们变得更有序。
