物理學家創造了世界上最小的引擎

2020-08-28 閱盡世界美好

都柏林聖三一學院的理論物理學家是建立世界上最小的發動機的國際合作項目之一 - 作為單一鈣離子，它比汽車發動機小約100億倍。

John Goold教授在Trinity物理學院的QuSys小組所做的工作描述了這種微型電機背後的科學。這項研究發表在國際期刊「 物理評論快報」上，解釋了隨機波動如何影響微觀機器的運行。將來，這些設備可以結合到其他技術中，以回收廢熱，從而提高能源效率。

發動機本身 - 一個鈣離子 - 帶電，這使得使用電場很容易陷阱。發動機的工作物質是離子的「內在旋轉」（其角動量）。該旋轉用於將從雷射束吸收的熱量轉換為捕獲離子的振蕩或振動。

這些振動就像一個「飛輪」，捕捉發動機產生的有用能量。正如量子力學所預測的那樣，這種能量存儲在稱為「量子」的離散單元中。

「飛輪允許我們實際測量原子級電機的功率輸出，首次解析單個量子能量，」Trinity的QuSys小組的Mark Mitchison博士說，該文章的共同作者之一。

從靜止開始飛輪 - 或者更準確地說，從它的「基態」（量子物理學中的最低能量）開始飛行 - 團隊觀察到小發動機迫使飛輪越來越快地運行。至關重要的是，在實驗中可以獲得離子的狀態，使物理學家能夠精確評估能量沉積過程。

三位一體物理學助理教授John Goold說：「這個實驗和理論開啟了一個新的時代，用於研究基於量子理論的技術的能量學，這是我們研究小組研究的核心話題。納米尺度是更快，更高效計算的基本瓶頸之一。了解熱力學如何應用於這種微觀環境對未來技術至關重要。「

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