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


Tương lai nhân loại - Michio Kaku (Phần 32)
13/11/2019
12. TÌM KIẾM SỰ SỐNG NGOÀI TRÁI ĐẤT Một ngày nọ, người ngoài hành tinh đến. Họ đến từ những vùng đất xa xôi mà chưa
Tương lai nhân loại - Michio Kaku (Phần 31)
13/11/2019
HẬU NHÂN LOÀI TRONG TƯƠNG LAI? Những ủng hộ chủ nghĩa biến đổi nhân loài tin rằng khi chúng ta gặp gỡ nền văn minh tiên
250 Mốc Son Chói Lọi Trong Lịch Sử Vật Lí (Phần 60)
11/11/2019
Định luật Coulomb về Tĩnh điện 1785 Charles-Augustin Coulomb (1736–1806) “Chúng ta gọi ngọn lửa của đám mây đen ấy là
250 Mốc Son Chói Lọi Trong Lịch Sử Vật Lí (Phần 59)
11/11/2019
Lỗ đen 1783 John Michell (1724-1793), Karl Schwarzschild (1873-1916), John Archibald Wheeler (1911-2008), Stephen William Hawking (1942-2018) Các nhà
Chuyển động của các hành tinh đặt ra giới hạn mới lên khối lượng graviton
11/11/2019
Có thể dùng chuyển động của các hành tinh để đưa ra ước tính tốt nhất cho giới hạn trên của khối lượng graviton – một
Đi tìm nguồn gốc của khái niệm du hành thời gian
10/11/2019
Giấc mơ du hành xuyên thời gian vốn đã xưa cũ và ở đâu cũng có. Thế nhưng niềm hứng khởi của con người đối với sự du
Thorium decahydride siêu dẫn ở 161 K
09/11/2019
Một nhóm nhà khoa học, dưới sự chỉ đạo của Artem Oganov ở Skoltech và Viện Vật lí và Công nghệ Moscow, và Ivan Troyan ở Viện
Vật lí Lượng tử Tốc hành (Phần 92)
09/11/2019
Các kiểu máy tính lượng tử Các nhà vật lí đang phát triển máy tính lượng tử không kì vọng chế tạo được ngay một mẫu

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