Động cơ nhiệt làm bằng spin của một ion

Bằng cách biến đổi spin electron thành chuyển động ion, các nhà nghiên cứu đã tạo ra được một động cơ nhiệt đơn giản từ một ion calcium.

Động cơ nhiệt biến đổi năng lượng nhiệt thành chuyển động. Ví dụ, tua bin hơi nước ở nhà máy điện sử dụng áp lực của hơi nước để làm quay một rotor. Trong thời gian gần đây, các nhà nghiên cứu đã bắt đầu sử dụng các nguyên lí tương tự để phát triển các động cơ nhiệt cấp nguyên tử làm bằng các hệ, ví dụ các ion độc thân và các tạp chất trong kim cương. Nay Ulrich Poschinger tại Đại học Mainz, Đức, và các cộng sự vừa phát triển một động cơ nhiệt biến đổi năng lượng spin điện tử của một ion calcium thành chuyển động của hạt này.

Để tạo ra động cơ nhiệt của họ, đội nghiên cứu bẫy ion calcium bằng điện trường và điều khiển sự định hướng của spin electron hóa trị của nó bằng bức xạ laser. Sau đó, họ dùng một laser khác ghép cặp trạng thái spin với chuyển động của ion. Bằng cách làm luân phiên trạng thái spin, họ làm ion chuyển động tới lui, giống như một dao động tử điều hòa đơn giản.

Một động cơ nhiệt gồm bốn thành phần: một tác nhân sinh công (ví dụ hơi nước trong tua bin), hai bể nhiệt ở nhiệt độ khác nhau, và một cơ chế khai thác công. Áp dụng khuôn khổ này cho ion calcium, spin của electron hóa trị giữ vai trò tác nhân sinh công. Một laser điều khiển trạng thái spin của ion phỏng theo sự kết hợp với bể nóng và bể lạnh, trong thí nghiệm chúng có nhiệt độ lần lượt là 3,5 mK và 0,4 mK. Laser còn lại có nhiệm vụ biến đổi trạng thái spin của ion thành chuyển động, tương ứng với cơ chế khai thác công. Bằng cách mô tả đặc trưng động cơ đơn giản này, đội nghiên cứu muốn hướng tới hiểu rõ hơn nhiệt động lực học ở cấp nguyên tử.

Nghiên cứu này công bố trên tạp chí Physical Review Letters.

Nguồn: APS Physics

Vui lòng ghi rõ "Nguồn Thuvienvatly.com" khi đăng lại bài từ CTV của chúng tôi.

Nếu thấy thích, hãy Đăng kí để nhận bài viết mới qua email
Tin tức vật lý
Downlaod video thí nghiệm

Thêm ý kiến của bạn

Security code
Refresh

Các bài khác


250 Mốc Son Chói Lọi Trong Lịch Sử Vật Lí (Phần 92)
05/07/2020
Hiệu ứng Doppler 1842 Christian Andreas Doppler (1803–1853), Christophorus Henricus Diedericus Buys Ballot (1817–1890) “Khi viên sĩ quan cảnh
250 Mốc Son Chói Lọi Trong Lịch Sử Vật Lí (Phần 91)
05/07/2020
Quang học sợi 1841 Jean-Daniel Colladon (1802–1893), Charles Kuen Kao (sinh 1933), George Alfred Hockham (sinh 1938)   Khoa học về sợi
Thời gian có thật sự trôi không?
28/06/2020
Các định luật vật lí hàm ý rằng sự trôi qua của thời gian là một ảo giác. Để né tránh kết luận này, chúng ta phải suy
Chuyện kể của một hạt muon
19/06/2020
Khám phá muon từng khiến các nhà vật lí bối rối. Ngày nay, các thí nghiệm quốc tế sử dụng hạt vốn từng khó hiểu này để
Vì sao lực hấp dẫn khác với những lực còn lại?
17/06/2020
Chúng tôi hỏi bốn nhà vật lí tại sao lực hấp dẫn lạc lõng trong số các lực của tự nhiên. Và chúng tôi nhận được bốn
Cấp độ trong vật lí học
13/06/2020
Không giống triết học, logic học, hay toán học thuần túy, vật lí là một khoa học vừa mang tính kinh nghiệm vừa mang tính định
Tương lai của tâm trí - Michio Kaku (Phần cuối)
13/06/2020
TRIẾT HỌC VÀ KHOA HỌC THẦN KINH Cuộc tranh luận giữa Nguyên lý Copernican và Nguyên lý Nhân loại cũng tạo ra tiếng vang trong khoa
Các nghịch lí Zeno
09/06/2020
ACHILLES VÀ CON RÙA “Mọi chuyển động đều là ảo giác.” Xếp thứ nhất trong chín nghịch lí của chúng ta có từ hai thiên

Chúng tôi hiện có hơn 60 nghìn tài liệu để bạn tìm

360 độ

Vật lý 360 độ là trang tin nhanh, trao đổi chuyên đề vật lý và các khoa học khác cũng như các nội dung liên quan đến dạy và học.
Hi vọng các bạn giúp chúng tôi bằng cách đăng kí làm CTV.
Liên hệ: banquantri@thuvienvatly.com