Các nhà vật lý đã chế tạo một động cơ siêu nhỏ được cung cấp bởi một nguyên tử canxi duy nhất

$config[ads_kvadrat] not found

Язык Си для начинающих / #1 - Введение в язык Си

Язык Си для начинающих / #1 - Введение в язык Си
Anonim

Các nhà vật lý đã phát triển một động cơ mà bạn có thể nhìn thấy bằng mắt thường.

Trong một bài báo xuất bản ngày hôm nay trên tạp chí Khoa học, nhóm nghiên cứu từ Đại học Mainz và Đại học Kassel ở Đức đã tạo ra một hệ thống điện từ bẫy một nguyên tử Canxi-40 tích điện và dao động nó, tạo ra năng lượng giống như đầu máy hơi nước và động cơ xe hơi. Và vì điều kiện cơ học lượng tử của động cơ nhỏ bé này, các nhà vật lý tin rằng hệ thống này hoạt động ở cùng cấp độ và thậm chí có thể hiệu quả hơn động cơ xe trung bình.

Có rất nhiều giải thích lý thuyết và nghiên cứu về tính chất lượng tử của động cơ kể từ cuối những năm 50, nhà nghiên cứu và nhà vật lý thực nghiệm của Đại học Mainz, ông Julian Roßnagel nói Nghịch đảo. Hiện tại chúng tôi đã cho thấy rằng nó có thể.

Roßnagel và nhóm của ông đã bắt tay vào dự án bốn năm trước khi họ muốn khám phá các hiệu ứng lượng tử trong nhiệt động lực học, và nghĩ rằng cách tốt nhất để thử nghiệm sẽ là tạo ra một động cơ. Họ đã phải xây dựng mọi thứ từ đầu với ngân sách nhỏ vài trăm Euro, ông nói. Họ phải chế tạo các thiết bị điện tử cá nhân và một hệ thống có thể điều khiển ion ở mức rất chính xác. Họ mất cả năm chỉ để phát triển kỹ thuật để có được các phép đo nhiệt độ - phương pháp phổ biến là quá chậm hoặc không chính xác cho động cơ của họ.

Cuối cùng, cái bẫy ion dài tám milimet và đường kính bốn milimet với các tấm vàng và điện cực nối tiếp nguyên tử canxi đơn độc (nhưng bất kỳ nguyên tử tích điện nào cũng có thể thực hiện được) trong trường điện từ. Hai tia laser chỉ vào hai đầu của bẫy, một tia làm nóng nguyên tử và tia kia làm nguội nó xuống. Sự dao động nhiệt độ này thúc đẩy ion tạo ra một dao động điều hòa ngày càng tăng - giống như một sóng âm thanh. Roßnagel giải thích ý tưởng tương tự như các động cơ nhiệt lớn hơn dựa vào khí hoặc chất lỏng để tạo ra công việc cơ học, ngoại trừ trong trường hợp này chỉ có một hạt, Roßnagel giải thích.

Trong khi động cơ một nguyên tử chỉ có thể tạo ra 10-22 watt, nhưng thực sự có thể so sánh với động cơ xe hơi, Roßnagel nói. Nếu bạn tính lượng năng lượng của các hạt khí riêng lẻ trong động cơ ô tô trung bình, công suất của động cơ có cùng độ lớn so với động cơ một nguyên tử.

Đây là điều rất đáng ngạc nhiên đối với chúng tôi, leo Roßnagel nói. Điều này có nghĩa là khi bạn thu nhỏ một hệ thống như vậy xuống một hạt, thì nó vẫn hoạt động ở mức tương tự như các động cơ vĩ mô.

Ông và các đồng nghiệp tin rằng mức độ hiệu quả này là do hiệu ứng lượng tử, tính chất độc nhất chỉ có thể được tạo ra thông qua các nguyên tử và hạt đơn lẻ. Roßnagel giải thích rằng các hiệu ứng lượng tử nhiệt động lực học sẽ khiến nó không phải phụ thuộc vào nhiệt độ như một nguồn năng lượng duy nhất và các tính chất lượng tử của động cơ một nguyên tử có khả năng tạo ra nhiều năng lượng hơn cả động cơ nhiệt. Tuy nhiên, các nhà vật lý bên ngoài không chắc chắn như vậy.

Cất tôi sẽ không chấp nhận hiệu quả này chỉ từ weird sự kỳ lạ của cơ học lượng tử, Giáo sư Hartmut Häffner, một nhà vật lý lý thuyết tại Đại học California, Berkeley, người không tham gia thí nghiệm, nói. vào năm 2014 khi Roßnagel viết một bản đề xuất về động cơ. Häffner cho biết thêm, bản thân động cơ nguyên tử đơn tiềm năng là rất thú vị và được mô tả rất tốt. Nó đang cố gắng đẩy ranh giới của những gì chúng ta biết về nhiệt động lực học sang một chế độ mới.

Động cơ nguyên tử đơn Roßnagel và nhóm của ông chế tạo là động cơ nhỏ nhất mà ông biết tồn tại đến ngày nay. Tuy nhiên, có khả năng tạo ra những hạt nhỏ hơn chỉ với một electron, nhưng anh ta không tin rằng có bất kỳ mối quan tâm nào trong việc theo đuổi nó. Chúng tôi có một hạt duy nhất đang chạy trong động cơ, và dù đây là nguyên tử canxi hay điện tử, theo quan điểm nghiên cứu của chúng tôi, nó không tạo ra sự khác biệt.

Tiếp theo, Roßnagel muốn chế tạo tủ lạnh nhỏ với công nghệ. Bằng cách xoay vòng chu trình nhiệt động lực học, động cơ một nguyên tử sẽ chạy chính xác như một chiếc tủ lạnh, ông giải thích. Hệ thống của họ tạo ra sự chênh lệch nhiệt độ, tạo ra một bên được làm nóng và một bên được làm mát - giống như các thiết bị lưu trữ thực phẩm của chúng tôi. Trong tương lai xa, ông cũng có thể thấy các động cơ nano này cải thiện chip và bóng bán dẫn nguyên tử đơn.

Sức nóng mà LỚN tạo ra trong một hoạt động là một vấn đề rất lớn đối với ngành công nghiệp chip. Tôi nghĩ rằng có các hệ thống làm mát bổ sung trong tay sẽ rất hữu ích, anh nói.

Bất kể những gì chính xác xuất phát từ động cơ nguyên tử đơn ban đầu của họ, Roßnagel tin rằng, điều này sẽ tìm thấy một số ứng dụng lớn hơn vào một ngày nào đó.

$config[ads_kvadrat] not found