Dünyanın “En Sıcak” Motoru Bir Hücreden Küçük ve Güneş’in Koronasından Daha Sıcak

Teknik açıdan motor, bir enerji biçimini mekanik enerjiye dönüştüren aygıt olarak tanımlanır. Bu tanımı esas alan fizikçiler, mikroskobik fiziğin sıra dışı kurallarından yararlanarak şimdiye kadar yapılmış en sıcak ve aynı zamanda en küçük motoru üretti. Physical Review Letters’ta yayımlanacak makalede, elektriksel askıda tutulan mikroskobik bir parçacığın içine sığdırılmış küçük bir motor anlatılıyor. Kurulum, 10 milyon Kelvin (yaklaşık 18 milyon Fahrenheit) sıcaklığa ulaştı; Güneş’in çekirdeğinden (27 milyon Fahrenheit) daha soğuk, fakat koronadan (en fazla 3,5 milyon Fahrenheit) çok daha sıcak. Çalışmanın birinci yazarlarından ve King’s College London (KCL) doktora öğrencisi Molly Message, yaptığı açıklamada şu ifadeleri kullandı: “Termodinamiği bu sezgisel olmayan düzeyde kavrayarak gelecekte daha iyi motorlar tasarlayabilir ve doğa anlayışımıza meydan okuyan deneyler geliştirebiliriz.”

Mikrodünyada Kurallar “Tuhaflaşıyor”

Motorda, elektrotlar mikropartikülü yakın-vakum koşullarındaki bir Paul tuzağı içinde hapsedip havada tutuyor. Elektrotlara gürültülü bir voltaj uygulandığında parçacık şiddetle titreşmeye başlıyor ve sistem sıcaklığı üstel biçimde yükseliyor. Bulgular, son derece dikkat çekiciydi: Araştırmacılara göre motor, kimi çevrimlerde çok yüksek verim sergilerken kimi anlarda temel termodinamik yasalara meydan okuyan davranışlar gösterdi; bazı çevrimlerde çıktı gücü, tükettiği enerjiyi aştı. Başka anlarda ise ısınması beklenen koşullarda kendiliğinden soğuma gözlendi. Ekip, sistemin aşırı küçük ölçeği nedeniyle görülmeyen kuvvetlerin etkide bulunabileceğini not etti. Çalışmanın kıdemli yazarı ve KCL fizikçisi James Millen, New Scientist’e yaptığı konuşmada “Tüm bu tuhaf termodinamik davranışları görebiliyoruz; bakteriler ya da proteinler için tamamen sezgisel olan şeyler, bizim gibi iri ‘et yığınları’ için pek sezgisel değil.” ifadelerini kullandı.

Gelecekteki Uygulamalar?

Boyut nedeniyle otomotiv ya da ev aletlerinde yer alma olasılığı kısa vadede düşük. Araştırmacılar, minyatür motoru daha çok kuramsal uygulamalar için konumlandırıyor. Örneğin Paul tuzağı, proteinlerin vücutta katlanması gibi başka mikroskobik süreçlerin benzetimine uygun. Çalışmanın ortak yazarlarından ve KCL doktora sonrası araştırmacısı Jonathan Pritchett, yayımlanan açıklamada “Proteinler milisaniyeler içinde katlanır, ancak onları oluşturan atomlar nanosaniye ölçeğinde hareket eder. Bu ayrık zaman ölçekleri, bilgisayarlar için modellemeyi çok zorlaştırır. Mikropartiğin hareketini gözlemleyip buna dayalı bir dizi denklemi çıkartarak sorunu tümüyle bertaraf edebiliriz.” diye belirtti. Araştırma ekibi, bunun yalnızca tek bir örnek olduğunun altını çizdi. Minyatür motorun işaret ettiği üzere, mikroskobik dünyanın fiziği gizemlerle dolu ve pek çok gizem, mikroskobik araçlarla çözülebilir.

‍

‍

‍

‍

Kaynak: https://gizmodo.com/the-worlds-hottest-engine-is-smaller-than-a-cell-and-hotter-than-the-suns-corona-2000672170