Юрий Манаков Опубликована сегодня в 13:01 Физики создали двигатель горячее Солнца — температура превысила 10 миллионов кельвинов Лондонские физики создали микродвигатель с температурой 10 миллионов кельвинов Учёные из Королевского колледжа Лондона создали двигатель, который не только миниатюрен до атомного уровня, но и горячее солнечного ядра. Его температура достигает 10 миллионов кельвинов — в семь раз больше, чем в центре Солнца. Работа британских физиков, опубликованная в журнале Physical Review Letters, открывает новые горизонты в понимании термодинамики микромира и показывает, как могут работать "невидимые" двигатели на уровне атомов и белков. Мотор, который бросает вызов законам физики Экспериментальная установка представляет собой одиночную заряженную частицу, удерживаемую в так называемой ловушке Пауля — электромагнитном поле, стабилизирующем её положение в пространстве. Когда на электроды подают случайное ("шумовое”) напряжение, частица начинает колебаться и быстро нагревается до экстремальных температур. Этот процесс исследователи называют "наномеханическим двигателем", хотя он не похож на классические машины: у него нет ни ротора, ни поршней, ни источника топлива. "Поняв термодинамику на таком неинтуитивном уровне, мы сможем проектировать более совершенные двигатели и проводить эксперименты, которые бросают вызов нашему пониманию природы", — рассказала Молли Мессадж, аспирантка Королевского колледжа Лондона и ведущий автор работы. Температура выше солнечного ядра Для сравнения: температура в центре Солнца оценивается примерно в 15 миллионов °C (около 1,5×10⁷ Кельвинов), тогда как двигатель исследователей нагревает микрочастицу до 10 миллионов кельвинов, что эквивалентно почти 10⁷ °C. Объект 3,7×10³ Для сравнения с земными материалами При таких значениях привычная физика перестаёт быть интуитивной. В системе наблюдались парадоксальные эффекты: двигатель иногда вырабатывал больше энергии, чем получал, а в других случаях самопроизвольно охлаждался. Эти аномалии объясняются тепловыми флуктуациями, которые проявляются только на микроскопическом уровне. Что такое ловушка Пауля Ловушка Пауля — это система из четырёх электродов, создающих электрическое поле, удерживающее заряжённые частицы в воздухе или вакууме. Такие устройства широко применяются в квантовой физике и ионных компьютерах, где они позволяют манипулировать отдельными атомами и ионами. В данном эксперименте физики использовали одну микрочастицу — меньше миллиметра — и воздействовали на неё переменными электрическими полями. В результате частица начала двигаться как в миниатюрном колебательном двигателе, превращая хаос в контролируемое движение. "Наш двигатель показывает, что термодинамика в микромире подчиняется иным правилам: энергия может кратковременно "появляться” из флуктуаций, а порядок — возникать из хаоса", — объяснил соавтор исследования Джонатан Притчетт. Почему это важно для науки Хотя практического применения у "самого горячего двигателя" пока нет, установка позволяет смоделировать фундаментальные процессы, которые происходят внутри живых клеток. Один из примеров — сворачивание белков, обеспечивающее работу организма. Белковые цепочки складываются за миллисекунды, а движение отдельных атомов происходит за наносекунды, и вычислительным моделям трудно описывать такие разницы во времени. "Белки складываются за миллисекунды, а движение их атомов — за наносекунды. Просто наблюдая за микрочастицей и рассчитывая на основе этого ряд уравнений, мы можем избегать вычислительных ограничений", — отметил Джонатан Притчетт. Нарушая термодинамику На макроуровне термодинамика жёстко определяет, что энергия не может быть создана из ничего. Но в микромасштабе — на уровне атомов и молекул — возможны временные "нарушения": энергия может кратковременно возрастать или исчезать из-за квантовых флуктуаций. Масштаб Source: https://www.ecosever.ru/news/60038.html