Kwantowa lodówka

Fizycy teoretyczni z University of Bristol w Wielkiej Brytanii wynaleźli najmniejszą i jednocześnie najchłodniejszą lodówkę świata, zdolną do chłodzenia 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.

Więcej informacji: The quantum refrigerator: The quest for absolute zero

PAP - Nauka w Polsce