Najmniejszy silnik świata. Osiąga większą temperaturę niż korona Słońca
Nowy mikrosilnik działa w ekstremalnych warunkach. Naukowcy odkryli, że łamie zasady termodynamiki.
Fizycy z Wielkiej Brytanii skonstruowali najmniejszy silnik w historii. To mikroskopijny układ zamknięty w pojedynczej cząstce, który osiąga zawrotną temperaturę 10 mln K. To najprawdopodobniej nie tylko przełom w technologii, ale i nowa karta w badaniach nad zjawiskami termodynamicznymi w skali mikro.
Najgorętszy silnik w historii jest mniejszy niż komórka
Nowy silnik opracowany przez zespół z King’s College London działa w temperaturach, które przebijają te panujące na koronie Słońca, czyli zewnętrznej warstwie jego atmosfery, gdzie maksymalna temperatura sięga 3,5 mln K. Tymczasem laboratoryjna konstrukcja naukowców osiąga aż 10 mln K. Co ciekawe, nie zajmuje więcej miejsca niż pojedyncza komórka. W środku nie ma ani tłoków, ani przekładni. Zamiast tego badacze wykorzystali tzw. pułapkę Paula, czyli pole elektryczne, które potrafi zawiesić naładowaną mikroskopijną cząstkę w niemal całkowitej próżni. To właśnie ta cząstka, poddana działaniu nieregularnych impulsów elektrycznych, zaczęła drgać tak intensywnie, że wytworzyła temperaturę o niespotykanym wcześniej poziomie.
Im mniejszy obiekt, tym dziwniej zachowuje się w obliczu praw fizyki. Nowy silnik nie tylko osiąga niebotyczne temperatury, ale też w niektórych cyklach produkuje więcej energii, niż pochłania. To oczywiście nie oznacza złamania zasad fizyki, lecz wejście w strefę zjawisk typowych dla skali mikroskopowej, gdzie klasyczna termodynamika przestaje działać intuicyjnie.
Naukowcy podczas swojej pracy zaobserwowali także zaskakujące spadki temperatury silnika w momentach, które powinny go podgrzać. Świadczy to o tym, że na poziomie pojedynczych cząstek do gry wchodzą siły i fluktuacje trudne do uchwycenia w klasycznych modelach.
To silnik bez praktycznych zastosowań? Niekoniecznie
Choć trudno sobie wyobrazić, by tego typu mikrosilnik napędzał w przyszłości samochód, jego znaczenie naukowe jest naprawdę duże. Dla fizyków stanowi on precyzyjne narzędzie do modelowania zjawisk w świecie biologii, takich jak składanie się białek, czyli kluczowego dla funkcjonowania organizmów żywych procesu, a jednocześnie bardzo trudnego do zasymulowania komputerowo. Cząstki tworzące białka poruszają się w nanosekundach, podczas gdy cały proces składania trwa milisekundy. Nowy silnik pozwala przeskoczyć tę barierę czasową. Wystarczy obserwować ruch mikroskopijnej cząstki i opisać go matematycznie.
Przeczytaj także:
Jednym z najbardziej fascynujących aspektów tej technologii jest jej potencjał do odkrywania dziwnych zachowań cząsteczek w środowisku, które można całkowicie kontrolować. Takie syntetyczne, niejednorodne środowisko pozwala na obserwację zjawisk, których nie da się uchwycić w naturze. Osiągnięcie badaczy z Londynu nie tylko otwiera nowe drzwi dla fizyki i inżynierii, ale też zmienia nasze rozumienie tego, czym w ogóle może być silnik. Okazuje się, że wystarczy pojedyncza cząstka i odrobina kreatywności, by przekroczyć granice znanej termodynamiki.
*Grafika wprowadzająca wygenerowana przez AI
