Φανταστείτε κινητήρες που δεν χρειάζονται πετρέλαιο, άνθρακα ή ακόμη και θερμότητα για να λειτουργήσουν. Αντ' αυτού, αντλούν την ενέργειά τους από τον παράξενο κόσμο της κβαντικής μηχανικής - την επιστήμη του απειροελάχιστου. Αυτοί οι επαναστατικοί κινητήρες βασίζονται στις παράξενες συμπεριφορές σωματιδίων σε ατομικό και υποατομικό επίπεδο, καταρρίπτοντας τους νόμους της καθημερινής φυσικής.
Η κβαντική μηχανική εξερευνά πώς τα σωματίδια, όπως τα άτομα και τα μόρια, συμπεριφέρονται με τρόπους που αψηφούν τη λογική μας. Ήδη έχει φέρει επαναστατικές τεχνολογίες όπως οι υπερταχείς κβαντικοί υπολογιστές και τα υπερασφαλή δίκτυα επικοινωνίας. Τώρα, οι ερευνητές προσθέτουν έναν νέο θρίαμβο: κβαντικούς κινητήρες που λειτουργούν με το μυστηριώδες φαινόμενο της σύμπλεξης.
Η έρευνα, υπό την ηγεσία επιστημόνων από το Ινστιτούτο Επιστήμης και Τεχνολογίας της Οκινάουα (OIST) και συνεργαζόμενα πανεπιστήμια στη Γερμανία, αποκαλύπτει πώς τα συμπλεκόμενα σωματίδια μπορούν να αντικαταστήσουν τη θερμότητα και την καύση στην παραγωγή ενέργειας. Δημοσιευμένη στο Nature, η μελέτη, με συν-συγγραφείς τους Keerthy Menon, Δρα Eloisa Cuestas, Δρα Thomas Fogarty και Καθ. Thomas Busch, παρουσιάζει μια εντυπωσιακή καινοτομία από τον κβαντικό κόσμο.
Πώς λειτουργούν οι κβαντικοί κινητήρες
Στους παραδοσιακούς κινητήρες, η κίνηση παράγεται από την καύση καυσίμων, η οποία δημιουργεί διαστολή θερμών αερίων για την κίνηση εμβόλων. Οι κβαντικοί κινητήρες, ωστόσο, αξιοποιούν τις μοναδικές ιδιότητες σωματιδίων όπως τα φερμιόνια και τα μποζόνια.
Οι κινητήρες λειτουργούν κυκλικά, μετατρέποντας τα φερμιόνια σε μποζόνια και αντίστροφα. Για παράδειγμα, δύο φερμιόνια μπορούν να ενωθούν σε ένα μοριακό μποζόνιο, το οποίο μπορεί να διαχωριστεί ξανά σε φερμιόνια. Αυτή η συνεχής εναλλαγή δημιουργεί ενέργεια χωρίς καύση.
Ο Καθ. Thomas Busch εξηγεί:
Συνδυάζοντας δύο φερμιόνια σε ένα μόριο (ένα μποζόνιο) και έπειτα διαχωρίζοντάς το, μπορούμε να δημιουργήσουμε ενεργειακούς κύκλους που τροφοδοτούν τον κινητήρα χωρίς να βασίζονται στη θερμότητα
Καινοτομία με κρύο αέρα
Οι κβαντικές συσκευές είναι εξαιρετικά ευαίσθητες. Η θερμότητα μπορεί να διαταράξει την ισορροπία τους, καθιστώντας τις πολύ χαμηλές θερμοκρασίες απαραίτητες. Οι ερευνητές διατήρησαν το σύστημά τους σταθερό, ψύχοντας το σχεδόν στο απόλυτο μηδέν, όπου τα σωματίδια συμπεριφέρονται με τρόπους που καθιστούν τη σύμπλεξη και τη μεταφορά ενέργειας δυνατές.
Το πειραματικό σύστημα στη Γερμανία απέδειξε αποδοτικότητα έως και 25%, μια σημαντική επίδοση για μια δοκιμαστική συσκευή.
Ενώ αυτοί οι κινητήρες παραμένουν στο εργαστήριο, ανοίγουν τον δρόμο για ένα συναρπαστικό μέλλον. Αμφισβητούν τις συμβατικές ιδέες, αντλώντας ενέργεια κατευθείαν από τις θεμελιώδεις ιδιότητες της ύλης.
Η ερευνήτρια Keerthy Menon σημειώνει: «Αυτό είναι μόνο η αρχή. Αποδείξαμε την ιδέα, αλλά υπάρχουν πολλές προκλήσεις πριν δούμε πρακτικούς κβαντικούς κινητήρες».
Η κβαντική μηχανική έχει ήδη αλλάξει τον τρόπο που σκεφτόμαστε τους υπολογιστές και την επικοινωνία. Τώρα, οι κινητήρες προσθέτουν μια νέα διάσταση στις εφαρμογές της, επεκτείνοντας τα όρια του εφικτού.
Ο στόχος δεν είναι να αντικατασταθούν άμεσα οι κινητήρες αυτοκινήτων, αλλά να εξερευνήσουμε το τι μπορεί να επιτευχθεί καθώς αναθεωρούμε τη δημιουργία ενέργειας.
Η αξιοποίηση των παράξενων και ισχυρών ιδιοτήτων των κβαντικών σωματιδίων αποκαλύπτει νέες δυνατότητες, οδηγώντας μας σε ένα μέλλον όπου η αλλαγή γίνεται η πηγή ενέργειας.
