Vedci postavili prvý kvantový motor. Mohol by spôsobiť revolúciu v automobilovom priemysle
Pozrite sa ako funguje koncept kvantového motora, ktorý by jedného dňa mohol nahradiť tradičné spaľovacie motory.
Kvantová mechanika je vedný obor, ktorý sa zaoberá interakciami častíc, atómov a molekúl, na veľmi malej škále. Vďaka vedeckým pokrokom v tejto oblasti môžeme vyvinúť výkonnejšie technológie v oblasti výpočtovej techniky, komunikácie a energetiky.
Výskumníci z OIST (pozn. redakcie: Okinawa Institute of Science and Technology) v spolupráci s ďalšími vedeckými inštitúciami, navrhli motor, ktorý funguje na základe špeciálnych pravidiel, ktoré častice dodržiavajú v malom merítku. V podstate sa im podarilo vyrobiť “kvantový motor”, ktorý využíva zákony kvantovej mechaniky na to, aby vytváral energiu namiesto tradičného spaľovania.
Ak si predstavíme klasický spaľovací motor, vo vnútri komory sa zapaľuje zmes vzduchu a paliva. Výsledná explózia zohreje plyn v komore, ktorý posúva piest hore-dole a tým vzniká práca, ktorá otáča kolesami auta. Kvantový motor funguje o čosi inak. Namiesto tepla vedci používajú zmenu v kvantovej povahe častíc v plyne.
Kvantový motor vytvára energiu na základe toho, že častice môžu byť charakterizované buď ako bozóny alebo ako fermióny na základe ich špeciálnych kvantových charakteristík. Kvantové charakteristiky sa stávajú dôležitými len pri mimoriadne nízkych teplotách. Za týchto podmienok však platí, že bozóny majú nižšiu energiu ako fermióny. Tento energetický rozdiel môže poháňať motor tým, že bozóny mení na fermióny a opačne.
“Ak chcete z fermiónu urobiť bozón, dva fermióny stačí spojiť do molekuly. Na zvrátenie tohto procesu stačí molekulu rozbiť. Keď tento proces budeme opakovať cyklicky, môžeme poháňať motor bez potreby tepla,” tvrdí jeden z autorov štúdie, Thomas Busch.
Kvantový motor má pred sebou ešte veľa prekážok
Tento typ motoru zatiaľ funguje len v kvantovom svete. Dobrou správou je, že v rámci experimentálneho konceptu sa vedcom podarilo dosiahnuť 25% efektivitu kvantového motora. Vedci ale nevylučujú, že jedného dňa by naše vozidlá mohli poháňať kvantové motory. Len pre porovnanie, efektivita bežného konvenčného motora v aute je okolo 40%. To znamená, že len časť energie obsiahnutej v benzíne sa skutočne využije na pohyb vozidla, zatiaľ čo zvyšok sa stráca vo forme tepla a iných strát.
Neprehliadnite
“Kvantové motory môžu byť efektívne, no zatiaľ sme postavili len experimentálny koncept. Stále musíme prekonať obrovské množstvo prekážok, kým sa dostaneme k prakticky využiteľnému kvantovému motoru,” tvrdí spoluautorka štúdie, Keerthy Menon.
Kvantové procesy môže zničiť napríklad teplo, ak teploty stúpnu na určitú hodnotu. Vedci preto musia nájsť spôsob, ako tento motor držať pri čo najnižšej teplote. Chladiť kvantový motor si vyžaduje veľké množstvo energie na to, aby mohol fungovať na základe kvantových princípov. Vedci však so svojou prácou ani zďaleka nekončia. V ďalších krokoch sa pozrú na najzakladanejšie teoretické otázky, ktoré ovplyvňujú fungovanie motora. Následne sa pozrú na to, ako môžu zlepšiť jeho výkon a potom lepšie preskúmajú rôzne možnosti, ako by mohli tento kvantový motor využiť v praktických scenároch. Kvantový motor by mohol nájsť využitie napríklad v batériách alebo rozličných senzoroch.
Komentáre