全球首款无热量子发动机实验完成

发布时间：2023-10-06 10:31:35 所属栏目：外闻来源：网络

导读： 　　众所周知的是现代引擎利用高温产生机械运动变化，这种热量转化为动力的工作原理使它们被归类到热机器中，需要将燃油在发动机内部点燃后，把热能转化为到机械装置上，再由机械能量转换到

　　众所周知的是现代引擎利用高温产生机械运动变化，这种热量转化为动力的工作原理使它们被归类到热机器中，需要将燃油在发动机内部点燃后，把热能转化为到机械装置上，再由机械能量转换到活塞再到曲轴上再推动车轮工作,在这样的循环中，发动机大约1/3的能量转化为动能,有1/3随着废气耗散掉,有1/3被冷却水带走，能量浪费极大，同时带走的热能又再一次形成温室效应。

　　而目前有一个国际研究团队研发出一款全新的量子发动机，该款发动机可以不通过热能转换来进行机械驱动，目前该发动机已通过微观实验验证，通过实验发现，理论上这款量子引擎完全可以代替热机,它运行原理是与量子物质自旋所产生的能量差有关系。

　　而在量子力学中，费米子遵守巴利排斥原理：没有两个费米子可以占据相同的精确量子态。但是玻色子没有这种限制，玻色子集群处于相同的量子状态,当微粒在室温下高速飞行时,这一点并不重要。然而,把这些粒子冷却后,在接近绝对零度【-273.15℃】的情况下,这种差别就变得巨大了:玻色子堆积成最低的可用能量状态,而费米子则以"阶梯"的状态相互堆叠在一起。实验发现,在这样的低温下,除了基本的费米子之外,可以通过将费米子组合在一起(可能与波森一起)来创建另一类费米子,以获得具有半整数的旋转。也就是这样的原理可以模拟出一个常规的活塞发动机的运作路径，不同之处在于，这款引擎是不是点火和内燃后将活塞驱力的，而是依靠气体状态基本量子性质的变化的能量。

　　为了让这款最新的量子发动机工作,一个研究小组冷却了包含铁离子锂-6金属原子的气体,并将其位置限制在一个光学和一个磁结合的陷阱中。然后他们调好磁场,直到铁原子成堆成玻色子分子。以上实现复原了内燃发动机的运行四个步骤也就是发动机做工的四个冲程。

　　实验表明这个量子发动机的效率是非常可观的，同时输出的效率已达25%，研究表明这款量子发动机的效率由第一步(压缩)的气体能量变化和第三步(膨胀)的能量增加之间的差异决定的，研究小组未来将提升这款发动机的效率输出，可以使这个比例超过50%。但这个数字不包括运行冷却原子并使其被困所需的能量。

　　参与研发的科学家表示，未来在不到10年的时间里,量子热力学将成为每台量子计算机上许多量子传感器的基本成分。"虽然这种类型的发动机还不能驱动汽车，但有一天会被用来为量子电池或量子计算机和传感器充电。如果商业化后这款发动机只需激活启动即可，可替代目前电动车使用的电池组，同时特不需要势能转换，不消耗地球资源，将成为彻底的绿色能量。此外，它还可以通过太阳能充电，并且在不使用时可以自动关闭，这样一来就可以节省大量的能源。

（编辑：上海站长网）

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