Lodówka kwantowa - najmniejsza na świecie

Internetowy portal ScienceNOW donosi o wynalezieniu przez fizyków teoretycznych z University of Bristol w Wielkiej Brytanii modelu najmniejszej lodówki świata, w dodatku najchłodniejszej, bo chłodzącej do temperatury absolutnego zera. Lodówka ma być wykonana z cząstek kwantowych.

Cząstką kwantową może być np. elektron w stanie stacjonarnym w potencjale atomu lub nukleon w potencjale jądra. W najmniejszej lodówce każda z cząstek kwantowych może występować jedynie w dwu możliwych stanach: stanie stacjonarnym z zerową energią i stanie wzbudzonym z wyższą energią. Fizykom teoretycznym udało się wpaść na pomysł, w jaki sposób cząstki kwantowe mogą pobierać od siebie energię i wchodzić w interakcje między sobą.

Gdyby cząstki kwantowe znajdowały się w takiej samej temperaturze przeskakiwały by z równym prawdopodobieństwem pomiędzy tymi dwoma stanami. Idea wymyślonego urządzenia opiera się na umieszczeniu jednej cząstki kwantowej w gorącej kąpieli, a drugiej w kąpieli o temperaturze pokojowej. Trzecia cząstka ma być obiektem wstawionym do "lodówki" i chłodzonym. W takich warunkach cząstki kwantowe wchodzą w interakcję zarówno ze swoimi temperaturami środowiska, jak i pomiędzy sobą. Kiedy "gorąca" cząstka absorbuje energię ze swego otoczenia, sprawia, że cząstka "chłodniejsza" zasysa energię od trzeciej, umieszczonej w "lodówce" i w ten sposób ją ochładza.

W teorii taka lodówka mogłaby chłodzić do temperatury zera bezwzględnego, co zdaniem prof. Sandu Popescu można by osiągnąć używając jonów uwięzionych w pułapce jako cząstek kwantowych i strumienia światła laserowego jako kąpieli dla tych cząstek.

Zdaniem Nicolas Gisina, fizyka teoretycznego i eksperymentalnego z University of Geneva teoria kwantowej lodówki otwiera całkowicie nową drogę, przedstawiając termodynamikę i naukę o informacji kwantowej w zupełnie innym świetle.

Zobacz:
The smallest possible refrigerator
Quantum Physicists Dream Up Smallest Possible Refrigerator
Physicists propose quantum refrigerator

How small can thermal machines be? The smallest possible refrigerator Noah Linden, Sandu Popescu, and Paul Skrzypczyk Physical Review Letters

Foto: www.sxc.hu

Źródło: PAP - Nauka w Polsce