物理学家制造出世界上最小的引擎

2019-10-15 11:40:49 编辑：来源：

导读都柏林三一学院的理论物理学家是国际合作组织的成员之一，该公司制造了世界上最小的发动机-作为单个钙离子，它比汽车发动机小大约100亿倍。

都柏林三一学院的理论物理学家是国际合作组织的成员之一，该公司制造了世界上最小的发动机-作为单个钙离子，它比汽车发动机小大约100亿倍。

三位一体物理学院的约翰·高尔德教授的QuSys小组所做的工作描述了这种微型电机的科学原理。今天发表在国际期刊《物理评论快报》上的这项研究解释了随机波动如何影响显微机器的运行。将来，可以将此类设备并入其他技术中，以回收废热，从而提高能源效率。

发动机本身(单个钙离子)带有电荷，因此很容易利用电场进行捕集。发动机的工作物质是离子的“本征自旋”(其角动量)。该自旋用于将激光束吸收的热量转换为被俘获离子的振荡或振动。

这些振动就像“飞轮”一样，捕获了发动机产生的有用能量。正如量子力学所预测的那样，这种能量存储在称为“量子”的离散单位中。

“飞轮使我们能够实际测量原子级电动机的功率输出，这是第一次解析单一的能量。” Trinity QuSys小组的Mark Mitchison博士说，他也是本文的合著者之一。

从静止状态启动飞轮-更确切地说，从其“基态”(量子物理学中的最低能量)启动飞轮，研究小组观察到这种小型发动机迫使飞轮运行得越来越快。至关重要的是，在实验中可以访问离子的状态，从而使物理学家能够精确地评估能量沉积过程。

Trinity物理助理教授John Goold表示：“这项实验和理论为基于量子理论的技术的能量学研究开辟了一个新时代，这是我们小组研究的核心主题。纳米级是更快，更高效的计算的基本瓶颈之一。了解如何在这种微观环境下应用热力学对未来技术至关重要。”

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