Autoforum

/

Foto: Adam Šrámek, Autoforum.cz

Je to přesně ten moment, kdy si uvědomíte, jak absurdní je nařizovat jakékoli technické řešení čehokoli na dekády dopředu. Vývoj letí stále dál a poznatky z oblasti širší veřejnosti neznámých kvantových jevů mohou udělat slepou větev z čehokoli dnes známého.

Průmyslová revoluce a rozvoj lidstva jsou od svého začátku primárně založeny na využívání tepelné energie získané spalováním různých druhů látek. Nejdříve jsme ji využívali na prostý ohřev či přípravu pokrmů, později přišly ke slovu stroje, které ji buď přímo nebo prostřednictvím elektrických soustav dokáží přeměnit na mechanickou práci. Zkoumání mikrosvěta ale naznačuje, že bychom vedle jaderné fúze mohli najít i jiné cesty, jak využít nesmírné množství energie, která se ukrývá všude kolem nás.

Začneme-li při zkoumání našeho světa studovat mikroskopické detaily, pod určitou úrovní narazíme na chaos, se kterým si nebudeme vědět rady. Pokud ale spolu se zvětšováním měřítka budeme snižovat i teplotu, chaos se bude pomalu uklidňovat, až v blízkosti absolutní nuly nastane ve světě řád. Na jedné straně uvidíme na energetické podlaze shluknuté bosony neboli částice zajišťující přenos energie, na druhé straně budou na žebříčku energetických hladin na sobě naskládány fermiony, částice dávající našemu světu jeho hmotnou podobu.

Soubor fermionů bude mít v tuto chvíli značně vyšší energii než soubor bosonů. Daly by se fermiony „spálit” na bosony a tuto energii získat? Už kolem roku 2000 bylo objeveno, že pokud je na plynný oblak fermionů aplikováno správné magnetické pole, fermiony vytvoří páry a začnou se chovat jako bosony. Na to samozřejmě navázala otázka, zda jde o vratný proces, který by šlo opakovat.

Experimentálně se to podařilo týmu vědců z univerzity v Kaiserslautern-Landau vedeným profesorem Arturem Widerou. Ti dokázali sestrojit kvantový motor, který střídáním procesů bosonizace a fermionizace připomíná klasický pístový motor. Rozdíl je ten, že místo toho, aby tlak na píst vytvářely zápal a hoření směsi, pohonnou sílu zde poskytuje změna fundamentálního kvantového stavu plynu uzavřeného pod pístem.

Ovšem zde přichází onen háček, na kterém často uváznou snahy o převedení laboratorních pokusů do praxe. Zatímco v případě sestrojení pístového spalovacího motoru jde maximálně o strojírenský oříšek, u kvantového motoru představuje spalovací komoru magneticko-optická past, ve které je uzavřen oblak atomů Lithia 6. Ten změnou parametrů pasti prochází čtyřdobým cyklem podobným tomu, který známe od spalovacích motorů: komprese fermionového plynu, fermionizace (zápal), expanze plynu and bosonizace (sání, neboli dodání energie).

Zanedbají-li se nesmírné energetické náklady na uvedení a udržování celé soustavy při teplotě blízké absolutní nule a provoz magneticko-optické pasti, dosahuje zmíněný proces efektivity 25 %, přičemž vědci očekávají, že by mohli dosáhnout až 50 %. To je jistě zajímavá hodnota.

Jak jste patrně pochopili, nejde o motor v pravém slova smyslu, neobsahuje žádné pohyblivé součástky a tím pádem jej v současné podobě těžko půjde použít k pohonu čehokoli, auta nevyjímaje. Ovšem jako každý takový experiment provedený v rámci základního výzkumu, i tento posouvá naše znalosti o notný kus dál. Schopnost využití kvantové termodynamiky by naši civilizaci posunula o úroveň výše asi tak, jak to udělal parní stroj. Popsaný kvantový motor je jedním z prvních krůčků, které mohou za pár dekád způsobit revoluci a nahradit všechna dnes známá řešení.

Zdroje: Spektrum, Rheinland-Pfälzischen Technischen Universität Kaiserslautern-Landau

Petr Prokopec