С помощью квантовой механики ученые заставили тепло «застыть»

Cheng-Wei Qiu et al.

Исследователи из Национального университета Сингапура, Стэнфорского университета и Городского университета Нью-Йорка в сотрудничестве с коллегами из США и Китая использовали принцип анти-СР симметрии, чтобы «запереть» не рассеявшееся тепло в металлическом кольце. Это явление может быть использовано для управления диффузией тепла и оптимизации систем, требующих охлаждения. Результаты исследования были опубликованы в журнале Science.

«Представьте каплю чернил в струящемся потоке. Через короткое время вы увидите, как чернила растекаются и текут в направлении тока. Теперь представьте, если эта капля чернил осталась того же размера и в том же положении, несмотря на поток. Именно этого мы и достигли в нашем эксперименте, только с теплом», — иллюстрирует работу установки профессор Чэн-Вэй Цю.

Симметрия заряда, четности и времени — фундаментальная теорема физики. Она выполняется для одновременных преобразований сопряжения зарядов (С), четности (Р) и времени (Т). «Зеркальное отображение» нашей вселенной будет развиваться в соответствии с теми же физическими законами. При CPT-преобразовании (иначе, инверсии) положение всех объектов отражается произвольной плоскостью (инверсия четности), их импульсы обращены (инверсия времени) и вся материя заменена на антиматерию (инверсия заряда).

Когда симметричные системы с четным временем — волновые системы — имеют рассеивающиеся компоненты, взаимодействие между приращением и диссипацией может привести к необычному поведению. Например, возникновению анти-СР-симметрии. Исследователи предложили способ использовать ее для «запирания» тепловых волн в материале.

Для этого они создали экспериментальную установку из двух противоположно вращающихся металлических колец, зажатых тонким слоем смазки. Когда тепло вводили в какой-либо точке системы, тепловая энергия могла оставаться на месте. Это происходило потому, что одно вращающееся кольцо было связано с вращающимся в противоположную сторону кольцом по принципам анти-РТ симметрии.

В дальнейшем команда планирует увеличить размер экспериментальной установки, размер которой на сегодня составляет несколько сантиметров. Увеличив ее до размеров реальных двигателей и систем зубчатой передачи, удастся рассеивать выделяемое ими тепло более эффективно.

Понравился материал? Добавьте Indicator.Ru в «Мои источники» Яндекс.Новостей и читайте нас чаще.