Квантовый двигатель, работающий без тепла

11.10.2023

Группа исследователей из Отдела квантовых систем Окинавского института науки и технологии (OIST), сотрудничая с учеными из Университета Кайзерслаутерн-Ландау и Университета Штутгарта, представила работающий квантовый двигатель, который функционирует без использования тепла, в отличие от традиционных механизмов, основанных на термодинамических принципах.

Квантовый двигатель отличается от обычных, так как его функционирование не связано с взрывом топливной смеси и воздуха. Вместо этого ученые изменяют квантовые характеристики частиц в газе, обходя использование тепла. При экстремально низких температурах, когда проявляются квантовые эффекты, бозоны обладают более низким энергетическим уровнем по сравнению с фермионами. Этот энергетический разрыв может быть использован для работы двигателя, который конвертирует бозоны в фермионы и наоборот.

Профессор Томас Буш, руководитель отдела квантовых систем, пояснил: "Чтобы превратить фермионы в бозоны, мы можем объединить два фермиона в молекулу. Эта новая молекула становится бозоном. Разрушив ее, мы можем снова получить фермионы. Повторяя этот цикл, мы можем создать двигатель без привлечения тепла".

Несмотря на высокий потенциал нового квантового двигателя, его использование в автомобильной промышленности в ближайшее время остается под вопросом. Кирти Менон подчеркнула, что, несмотря на успешные эксперименты, необходимо провести дополнительные исследования по оптимизации производительности двигателя и его возможному применению в других устройствах, таких как батареи и датчики. Важно поддерживать низкие температуры для сохранения квантового состояния, что, в свою очередь, требует значительных энергозатрат.

<< Назад: Усталость от собственных мыслей 11.10.2023

>> Вперед: На спутнике Юпитера возможно наличие воды 10.10.2023

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Чувства кота, ожидаюшего возвращения хозяина 16.07.2026

Многие владельцы кошек уверены, что их питомцы совершенно равнодушны к уходу человека из дома. Считается, что кошки - независимые существа, которые спокойно переносят одиночество и даже радуются, оставаясь одни. Однако испанские специалисты по поведению животных считают, что реальность гораздо сложнее. Реакция кошки на отсутствие хозяина зависит от ее индивидуального характера, степени привязанности к человеку и привычного распорядка дня. Кошки хорошо запоминают ежедневные ритуалы своих владельцев. Они способны связывать определенные звуки - звон ключей, шаги у двери или звук закрывающегося замка - с предстоящим уходом человека. Для одних животных эти сигналы означают возможность спокойно лечь спать, а для других становятся причиной беспокойства и длительного ожидания возвращения хозяина. Таким образом, кошка не просто "не замечает" уход, а активно реагирует на связанные с ним изменения в окружающей обстановке. Исследования поведения кошек показывают, что некоторые из них действи ...>>

Целесообразность приема пробиотиков после курса антибиотиков 16.07.2026

Антибиотики остаются одним из самых мощных инструментов современной медицины в борьбе с бактериальными инфекциями. Однако их действие не ограничивается уничтожением только вредных микроорганизмов. Эти препараты способны существенно влиять на состав кишечной микрофлоры, что часто вызывает вопросы у пациентов: насколько серьезны эти изменения, как долго они сохраняются и нужно ли после курса антибиотиков принимать пробиотики для восстановления. На эти вопросы попытались ответить исследователи, проанализировав имеющиеся научные данные. Во время приема антибиотиков многие люди сталкиваются с неприятными симптомами со стороны пищеварительной системы: тошнотой, болями или спазмами в животе, а также диареей. Такие реакции возникают потому, что препараты воздействуют не только на возбудителей инфекции, но и на полезные бактерии, которые населяют кишечник и участвуют в пищеварении, синтезе витаминов и поддержании иммунитета. Некоторые антибиотики, например азитромицин, могут напрямую влия ...>>

Резкое похудение и возврат веса могут навредить сердцу 15.07.2026

Многие люди, желая быстро избавиться от лишних килограммов, прибегают к строгим диетам с резким ограничением калорий. Достигнув желаемого результата, они часто постепенно или быстро возвращаются к прежнему рациону и прежнему весу. На первый взгляд это кажется лишь вопросом внешнего вида, однако ученые предупреждают: постоянные колебания массы тела могут оказывать негативное влияние на сердечно-сосудистую систему и обмен веществ. Так называемый эффект йо-йо, когда периоды активного похудения сменяются повторным набором веса, становится все более распространенным явлением. Новые исследования указывают на возможную связь между такими циклами и ухудшением работы сердца. Организм способен адаптироваться к изменениям питания, но постоянное повторение резких переходов между ограничением калорий и перееданием создает дополнительную нагрузку на различные системы. В одном из экспериментов на лабораторных животных исследователи моделировали эффект йо-йо, периодически снижая калорийность рац ...>>

Разбрасыватель минудобрений Rauch Axis 55 15.07.2026

Немецкая компания Rauch, известная своими высокоточными сельскохозяйственными машинами, представила на выставке DLG Feldtage новый флагманский разбрасыватель минеральных удобрений Axis 55. Эта модель пришла на смену предыдущей версии Axis 50.2 и стала самой крупной в актуальной линейке производителя после выхода более компактной Axis 25 в прошлом году. Новая машина сочетает в себе повышенную производительность, расширенный диапазон рабочих ширин и усовершенствованные системы контроля внесения. Одной из главных технических особенностей Axis 55 стала значительно увеличенная максимальная производительность внесения - до 675 кг удобрений в минуту. Это на 30 % больше по сравнению с предшественником. Благодаря такому показателю разбрасыватель способен обеспечивать норму внесения до 900 кг/га при рабочей ширине 36 метров и скорости движения машины 25 км/ч. При этом устройство сохраняет возможность работы с очень низкими нормами внесения, например, при распределении гранул против улиток, бе ...>>

Антоцианы черники: природная защита для зрения в темноте 14.07.2026

Специалисты все активнее изучают влияние растительных веществ на здоровье глаз. Особое внимание привлекают антоцианы - природные пигменты, которые придают яркую окраску многим ягодам и овощам. Новые данные показывают, что эти соединения способны не только защищать клетки глаз от окислительного стресса, но и ускорять восстановление родопсина - ключевого пигмента, отвечающего за способность видеть в условиях низкой освещенности. Антоцианы содержатся в большом количестве в чернике, голубике, ежевике, черной смородине, а также в краснокочанной капусте и некоторых других красных, синих и фиолетовых продуктах. Эти вещества обладают мощными антиоксидантными и противовоспалительными свойствами. Они помогают нейтрализовать активные формы кислорода, которые повреждают клетки сетчатки и способствуют развитию хронического воспаления. По данным исследователей, антоцианы оказывают комплексное положительное влияние на зрительную систему. Они улучшают микроциркуляцию крови в сетчатке, поддержива ...>>

Случайная новость из Архива Графен раскрывает сверхтвердое состояние 04.02.2026 Квантовые состояния вещества, где обычные законы физики перестают действовать привычным образом, всегда привлекали внимание ученых. Сверхтекучие жидкости, которые текут без сопротивления, и сверхтвердые тела, сочетающие кристаллическую упорядоченность с нулевой вязкостью, остаются одними из самых загадочных явлений. Долгое время сверхтвердость удавалось наблюдать лишь в искусственно созданных системах, таких как ультрахолодный гелий в ловушках. Однако недавнее открытие в двухслойном графене приблизило ученых к пониманию этого экзотического состояния в гораздо более естественных условиях. Команда физиков под руководством Кори Дина из Колумбийского университета и Цзя Ли из Техасского университета в Остине изучала поведение экситонов - квазичастиц, возникающих из пары электрон-"дырка" в разных слоях графена. Исследователи обнаружили, что при определенных параметрах экситоны переходят из состояния супержидкости в изолятор, где движение практически останавливается. Самым поразительным стало обратное поведение: при повышении температуры система неожиданно возвращалась к супержидкостным свойствам, что полностью противоречит классическим фазовым переходам, где нагрев обычно разрушает упорядоченность. Уникальность эксперимента заключается в том, что признаки сверхтвердости проявились спонтанно, без применения сложных лазерных ловушек, которые раньше использовались для попыток стабилизации такого состояния в гелии. В двухслойном графене избыточные электроны и "дырки" самостоятельно формировали упорядоченный узор, а изменение плотности частиц позволяло наблюдать переход между различными квантовыми фазами. По словам Кори Дина, впервые удалось увидеть, как супержидкость переходит в фазу, напоминающую сверхтвердое тело, где сохраняется кристаллическая структура и при этом присутствует квантовая когерентность. Термин "сверхтвердое тело" подразумевает материал, который одновременно обладает жесткой кристаллической решеткой и способностью к бездиссипативному течению, характерному для супержидкости. Хотя прямое доказательство полной сверхтвердости в этой системе пока не получено - в частности, из-за трудностей измерений в изолирующей фазе - исследователи считают результаты чрезвычайно близкими к этому состоянию. Они отмечают, что низкотемпературная фаза выглядит как необычный экситонный кристалл, стабилизированный взаимодействиями частиц. Работа проводилась при поддержке Министерства энергетики США, Национального научного фонда, Фонда Слоуна, Управления научных исследований ВВС США и Национальной лаборатории высоких магнитных полей. Важно подчеркнуть, что в двухслойном графене экситонная супержидкость и предполагаемая сверхтвердость возникают только в сильном магнитном поле. Ученые уже планируют эксперименты с другими двухслойными материалами, которые могут стабилизировать экситоны при более высоких температурах и, возможно, без внешнего магнитного поля, что сделает явление доступным для более широкого круга исследований. Открытие демонстрирует, насколько мощным инструментом для изучения квантовых фаз стали двумерные материалы вроде графена. Экситоны в таких системах в тысячи раз легче атомов гелия, что теоретически позволяет наблюдать аналогичные явления при существенно более высоких температурах. Это открывает путь к контролю над экзотическими состояниями вещества в условиях, гораздо проще сверхнизкотемпературных криогенных установок.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2026