Kolekcje

Lodówka tak zimna, że ​​zamienia atomy w ich stany kwantowe

Lodówka tak zimna, że ​​zamienia atomy w ich stany kwantowe

Profesor fizyki na Uniwersytecie w Rochester, Andrew Jordan i jego zespół opracowali lodówkę, która może chłodzić atomy do temperatury poniżej 459 stopni Fahrenheita. Jest zimno, bardzo zimno.

Gdyby nie do przechowywania żywności, do czego mogłaby służyć lodówka?

Ta konkretna lodówka, oparta na właściwości nadprzewodnictwa, ułatwiłaby i poprawiła działanie czujników kwantowych lub obwodów ultraszybkich komputerów kwantowych.

Najpierw to wyjaśnijmy.

Co to jest nadprzewodnictwo i do czego jest przydatne?

Przewodnictwo to to, jak dobrze materiał przewodzi prąd. Materiały o wysokiej przewodności to takie, które pozwalają na przepływ prądu elektrycznego; na przykład metale. Jednak nawet dobre przewodniki, takie jak metale, nadal napotykają opór z powodu tarcia.

Z drugiej strony nadprzewodnik ma miejsce, gdy materiał przewodzi elektryczność bez napotykania żadnego oporu, a zatem bez utraty energii.

Naukowcy są przekonani, że wszystkie metale stają się nadprzewodnikami, jeśli ich temperatura może zostać wystarczająco obniżona. Najtrudniejsze jest poznanie dokładnej „temperatury krytycznej” dla każdego metalu, ponieważ wszystkie one się różnią.

„Kiedy osiągniesz tę magiczną temperaturę - i nie jest to stopniowe, lecz nagłe - nagle opór spada jak skała do zera i następuje przejście fazowe” - mówi Jordan. „Praktyczna lodówka nadprzewodząca, o ile wiem, w ogóle nie została wykonana”.

Jaka jest różnica między nadprzewodzącą lodówką kwantową a lodówką w naszych kuchniach?

Nadprzewodząca lodówka kwantowa wykorzystuje zasady nadprzewodnictwa do tworzenia ultra-zimnego środowiska. To zimne środowisko jest następnie wykorzystywane do generowania pożądanych i wymaganych efektów kwantowych w celu ulepszenia technologii kwantowych.

W przeciwieństwie do naszych lodówek kuchennych, ta nadprzewodząca lodówka kwantowa stworzyłaby środowisko, w którym naukowcy mogliby zmienić materiały w stan nadprzewodzący - na przykład zmieniając materiał w gaz lub ciecz.

Chociaż nadprzewodzące lodówki kwantowe nie nadają się do użytku w kuchni, zasady działania są dość podobne do tradycyjnych lodówek, mówi Jordan.

„To, co łączy Twoją kuchenną lodówkę z naszymi lodówkami nadprzewodzącymi, polega na tym, że wykorzystuje przemianę fazową, aby uzyskać moc chłodzenia”.

Podobnie jak nadprzewodząca lodówka kwantowa, konwencjonalna lodówka działa na zasadzie odprowadzania ciepła, a nie chłodzenia zawartości. Przemieszcza płyn - czynnik chłodniczy - pomiędzy zbiornikami ciepłej i zimnej wody, zmieniając go z cieczy w gaz.

Główna różnica między tymi dwoma lodówkami polega na tym, że czynnik chłodniczy w lodówce nadprzewodnikowej nie zmienia się ze stanu ciekłego w gaz, a jego elektrony zmieniają się ze stanu sparowanego nadprzewodzącego do niesparowanego stanu normalnego.

Jeśli nie przechowujesz mleka i warzyw, co naukowcy umieszczą w lodówce nadprzewodnikowej?

Zamiast przechowywania żywności, nadprzewodząca lodówka kwantowa mogłaby służyć do przechowywania kubitów, podstawowych jednostek komputerów kwantowych. Można je również wykorzystać do chłodzenia czujników kwantowych, które niezwykle wydajnie mierzą światło i są używane do badania gwiazd i innych galaktyk, a także do opracowywania lepszego obrazowania w maszynach MRI.

„To naprawdę niesamowite, pomyśleć o tym, jak to działa. W zasadzie wszystko to pobiera energię i zamienia ją w przemieniające ciepło” - mówi Jordan.

Nie to, co zwykli Jack i Jill przechowują w lodówce, ale potencjalnie bardzo przydatne dla postępu nauki.


Obejrzyj wideo: Bimbrownia CO2 do akwarium - najtańsza opcja. jak zrobić? (Grudzień 2021).