المجموعات

ثلاجة شديدة البرودة تحول الذرات إلى حالتها الكمية

ثلاجة شديدة البرودة تحول الذرات إلى حالتها الكمية

ابتكر أستاذ الفيزياء بجامعة روتشستر أندرو جوردان وفريقه ثلاجة يمكنها تبريد الذرات إلى أقل من 459 درجة فهرنهايت. هذا بارد ، بارد جدا.

إذا لم يكن لتخزين الطعام ، فماذا يمكن أن تستخدم الثلاجة؟

هذه الثلاجة المحددة ، القائمة على خاصية الموصلية الفائقة ، من شأنها أن تسهل وتعزز أداء أجهزة الاستشعار أو الدوائر الكمومية لأجهزة الكمبيوتر الكمومية فائقة السرعة.

دعونا نقسمها أولاً.

ما هي الموصلية الفائقة وما هي فائدتها؟

الموصلية هي مدى جودة توصيل المادة للكهرباء. المواد عالية التوصيل هي تلك التي تسمح للتيار الكهربائي بالتدفق من خلالها ؛ على سبيل المثال ، المعادن. حتى الموصلات الجيدة ، مثل المعادن ، لا تزال تواجه مقاومة بسبب الاحتكاك.

من ناحية أخرى ، يحدث الموصل الفائق عندما تقوم مادة ما بتوصيل الكهرباء دون مواجهة أي مقاومة ، وبالتالي دون فقدان أي طاقة.

يعتقد الباحثون أن جميع المعادن تصبح موصلات فائقة إذا أمكن خفض درجة حرارتها بدرجة كافية. الجزء الصعب هو معرفة "درجة الحرارة الحرجة" الدقيقة لكل معدن ، حيث تختلف جميعها.

يقول جوردان: "عندما تصل إلى درجة الحرارة السحرية هذه - وهي ليست شيئًا تدريجيًا ، إنها شيء مفاجئ - فجأة تنخفض المقاومة مثل الصخرة إلى الصفر وهناك انتقال طوري يحدث". "لم يتم عمل ثلاجة عملية فائقة التوصيل ، على حد علمي ، على الإطلاق".

ما الفرق بين الثلاجة الكمومية فائقة التوصيل وتلك الموجودة في مطابخنا؟

تستخدم الثلاجة الكمية فائقة التوصيل مبادئ الموصلية الفائقة لخلق بيئة شديدة البرودة. ثم تُستخدم هذه البيئة الباردة لتوليد التأثيرات الكمية المرغوبة والمطلوبة لتعزيز تقنيات الكم.

تختلف ثلاجة الكم فائقة التوصيل هذه عن ثلاجات مطبخنا ، حيث ستخلق بيئة يمكن للباحثين من خلالها تغيير المواد إلى حالة فائقة التوصيل - على سبيل المثال تغيير مادة إلى غاز أو سائل.

في حين أن الثلاجات الكمومية فائقة التوصيل لن تكون للاستخدام في مطبخ الشخص ، فإن مبادئ التشغيل مشابهة تمامًا للثلاجات التقليدية ، كما يقول جوردان.

"ما تشترك فيه ثلاجة مطبخك مع ثلاجاتنا فائقة التوصيل هو أنها تستخدم مرحلة انتقالية للحصول على طاقة تبريد."

على غرار ثلاجة الكم فائقة التوصيل ، تعمل الثلاجة التقليدية عن طريق إزالة الحرارة ، وليس عن طريق جعل المحتويات باردة. يقوم بنقل سائل - مادة التبريد - بين الخزانات الساخنة والباردة ، وتغييره من سائل إلى غاز.

يتمثل الاختلاف الرئيسي بين الثلاجات في أن مبرد الثلاجة فائقة التوصيل لا يتغير من الحالة السائلة إلى الغاز ، وتتغير إلكتروناته من حالة التوصيل الفائق المزدوجة إلى الحالة الطبيعية غير المزدوجة.

إذا لم يتم تخزين الحليب والخضروات ، فماذا سيضع الباحثون داخل الثلاجة فائقة التوصيل؟

بدلاً من تخزين الطعام ، يمكن استخدام الثلاجة الكمية فائقة التوصيل لتخزين الكيوبتات ، وهي الوحدات الأساسية لأجهزة الكمبيوتر الكمومية. يمكن استخدامها أيضًا لتبريد أجهزة الاستشعار الكمومية التي تقيس الضوء بكفاءة عالية وتستخدم لدراسة النجوم والمجرات الأخرى ، ويمكن أيضًا استخدامها لتطوير تصوير أفضل في أجهزة التصوير بالرنين المغناطيسي.

"إنه لأمر مدهش حقًا التفكير في كيفية عمل هذا. كل هذا يتطلب أساسًا الطاقة وتحويلها إلى حرارة تحويلية ،" يقول جوردان.

ليس ما يخزنه Jack and Jill المعتاد في ثلاجتهما ، ولكن من المحتمل أن يكون مفيدًا جدًا لتقدم العلوم.


شاهد الفيديو: اعطال الثلاجة المنزلية -طريقة فحص و تحديد جميع الاعطال (يونيو 2021).