Un nuovo tipo di motore quantistico è stato sviluppato dai ricercatori, che utilizza la meccanica quantistica invece della relazione tra temperatura, pressione e volume. Questo motore impiega un gas che può trasformarsi da un gas di fermioni a un gas di bosoni. I fermioni e i bosoni sono due categorie di particelle che differiscono per la loro proprietà chiamata spin. I fermioni hanno un valore frazionario, mentre i bosoni hanno spin intero. Inoltre, i fermioni sono soggetti al principio di esclusione di Pauli, che afferma che due fermioni non possono occupare lo stesso stato quantico. Al contrario, i bosoni possono raggrupparsi strettamente insieme e formare un condensato di Bose-Einstein (BEC), uno stato della materia in cui i bosoni agiscono come un’unica entità meccanica quantistica.
Per creare il motore quantistico, i ricercatori hanno utilizzato atomi di litio estremamente freddi e un approccio chiamato risonanza di Feshbach. Questo ha permesso al sistema di essere in un BEC con un piccolo volume e un pistone che spinge verso il basso. Quando il BEC si trasforma in un gas di fermioni, il suo volume si espande, spingendo il pistone via. Per trasformare i fermioni in bosoni, i ricercatori hanno combinato due fermioni in una molecola, che è un bosone. Scomponendo la molecola, i fermioni possono essere recuperati. Questo processo ciclico permette di alimentare il motore senza l’uso di calore.
I ricercatori tedeschi hanno costruito un’apparecchiatura sperimentale per testare il motore quantistico e hanno raggiunto un’efficienza del 25 percento. Sebbene non sia un numero eccezionale, si avvicina all’efficienza media di un motore automobilistico, che può raggiungere il 40 percento. L’efficienza potrebbe essere migliorata nei futuri prototipi.
Tuttavia, ci sono ancora molte sfide da affrontare per rendere il motore quantistico utilizzabile. Il sistema deve essere mantenuto a temperature estremamente basse, il che richiede molta energia. I ricercatori stanno lavorando per migliorare il motore e considerare le sue potenziali applicazioni. Nonostante i progressi, non ci si può aspettare un’auto con un motore quantistico nel breve termine. Lo studio è stato pubblicato sulla rivista Nature.
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