¿Ha comprado ISRAEL los F-22 RAPTOR a Estados Unidos? By TRU
Los físicos han desarrollado un motor que no se puede ver a simple vista.
En un artículo publicado hoy en la revista. Ciencia, el equipo de investigación de la Universidad de Mainz y la Universidad de Kassel en Alemania crearon un sistema electromagnético que atrapa un solo átomo de calcio-40 cargado y lo oscila, creando energía como las locomotoras de vapor y los motores de automóviles. Y debido a la condición mecánica cuántica de este pequeño motor, los físicos creen que el sistema funciona al mismo nivel e incluso puede ser más eficiente que el motor de automóvil promedio.
"Ha habido muchas explicaciones teóricas e investigaciones sobre las propiedades cuánticas de los motores desde finales de los años 50", dice Johannes Roßnagel, investigador principal y físico experimental de la Universidad de Mainz. Inverso. "Ahora hemos demostrado que es posible".
Roßnagel y su equipo se embarcaron en el proyecto hace cuatro años cuando querían explorar los efectos cuánticos en la termodinámica y pensaron que la mejor manera de experimentar sería crear un motor. Tenían que construir todo desde cero con un pequeño presupuesto de unos pocos cientos de euros, dice. Tenían que construir una electrónica personalizada y un sistema que pudiera controlar el ion a un nivel muy preciso. Tardaron un año entero en desarrollar la técnica para obtener mediciones de temperatura: los métodos comunes son demasiado lentos o inexactos para su motor.
Terminaron con una trampa de iones de ocho milímetros de largo y cuatro milímetros de diámetro con placas de oro y electrodos que secuestraron el átomo de calcio solitario (pero cualquier átomo cargado podría hacer el trabajo) dentro de un campo electromagnético. Dos láseres apuntan a los extremos de la trampa, uno calienta el átomo y el otro lo enfría. Esta fluctuación en la temperatura impulsa al ion a crear una oscilación armónica cada vez mayor, como una onda de sonido. Es la misma idea que los motores térmicos más grandes que dependen del gas o los líquidos para generar trabajo mecánico, excepto en este caso, solo hay una partícula, explica Roßnagel.
Mientras que el motor de un solo átomo solo podía producir 10-22 vatios, pero en realidad es comparable a un motor de automóvil, dice Roßnagel. Si calcula la cantidad de energía de las partículas de gas individuales en el motor promedio de un automóvil, la potencia del motor es del mismo orden de magnitud que la del motor de un solo átomo.
"Esto fue muy sorprendente para nosotros", dice Roßnagel. "Esto significa que cuando se reduce un sistema de este tipo a una sola partícula, sigue funcionando al mismo nivel que los motores macroscópicos".
Él y sus colegas creen que este nivel de eficiencia se debe a los efectos cuánticos, propiedades únicas que solo pueden generarse a través de átomos individuales y partículas. Roßnagel explica que los efectos cuánticos termodinámicos lo harían para que los motores no tengan que depender de la temperatura como única fuente de energía, y que las propiedades cuánticas de un solo átomo tienen el potencial de generar incluso más energía que un motor térmico. Sin embargo, los físicos externos no son tan seguros.
"No aceptaría que esta eficiencia se deba a" la rareza de la mecánica cuántica ", dijo Hartmut Häffner, físico teórico de la Universidad de California en Berkeley, quien no participó en el experimento. en 2014, cuando Roßnagel escribió una propuesta sobre el motor. Häffner agrega que el potencial motor de un solo átomo “es muy interesante y está muy bien descrito. Está tratando de empujar los límites de lo que sabemos sobre la termodinámica en un nuevo régimen ".
El motor de un solo átomo que Roßnagel y su equipo construyeron es el motor más pequeño que sabe que existe en la actualidad. Sin embargo, existe la posibilidad de crear otros incluso más pequeños con un solo electrón, pero él no cree que haya ningún interés en perseguir uno. "Tenemos una sola partícula que se está ejecutando en el motor, y si se trata de un átomo de calcio o un electrón, desde nuestro punto de vista de investigación, no hay una diferencia".
A continuación, Roßnagel quiere construir pequeños refrigeradores con la tecnología. Al darle la vuelta al ciclo termodinámico, el motor de un solo átomo funcionaría exactamente como un refrigerador, explica. El sistema genera una diferencia de temperatura, creando un lado que se calienta y un lado que se enfría, como nuestros dispositivos de almacenamiento de alimentos. En el futuro lejano, también puede ver estos motores a nanoescala mejorando chips y transistores de un solo átomo.
"El calor que se produce durante una operación es un problema muy grande para la industria de chips. Creo que contar con sistemas de refrigeración adicionales sería muy útil ", dice.
Independientemente de lo que salga exactamente de su motor inicial de un solo átomo, Roßnagel cree que "esto encontrará algunas aplicaciones más grandes algún día".
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