I fisici teorici del Trinity College di Dublino fanno parte di una collaborazione internazionale che ha costruito il motore più piccolo del mondo, che, come un singolo ione calcio, è circa dieci miliardi di volte più piccolo del motore di un'auto.

Il lavoro svolto dal gruppo QuSys del professor John Goold nella School of Physics del Trinity descrive la scienza dietro questo minuscolo motore. La ricerca, pubblicato oggi su rivista internazionale Lettere di revisione fisica , spiega come le fluttuazioni casuali influenzano il funzionamento di macchine microscopiche. Nel futuro, tali dispositivi potrebbero essere incorporati in altre tecnologie al fine di riciclare il calore di scarto e quindi migliorare l'efficienza energetica.

Il motore stesso, un singolo ione calcio, è caricato elettricamente, che rende facile intrappolare usando campi elettrici. La sostanza di lavoro del motore è lo "spin intrinseco" dello ione (il suo momento angolare). Questo spin viene utilizzato per convertire il calore assorbito dai raggi laser in oscillazioni, o vibrazioni, dello ione intrappolato.

Queste vibrazioni agiscono come un "volano", che cattura l'energia utile generata dal motore. Questa energia è immagazzinata in unità discrete chiamate "quanti", come previsto dalla meccanica quantistica.

"Il volano ci consente di misurare effettivamente la potenza di un motore su scala atomica, risolvendo singoli quanti di energia, per la prima volta, " ha affermato il dott. Mark Mitchison del gruppo QuSys al Trinity, e uno dei coautori dell'articolo.

Avviamento del volano da fermo, oppure più precisamente, dal suo "stato fondamentale" (l'energia più bassa nella fisica quantistica), il team ha osservato il piccolo motore che costringeva il volano a funzionare sempre più velocemente. In modo cruciale, lo stato dello ione era accessibile nell'esperimento, consentendo ai fisici di valutare con precisione il processo di deposizione di energia.

Professore Associato di Fisica al Trinity, John Goold ha dichiarato:"Questo esperimento e questa teoria inaugurano una nuova era per lo studio dell'energia delle tecnologie basate sulla teoria quantistica, che è un argomento al centro della ricerca del nostro gruppo. La gestione del calore su scala nanometrica è uno dei colli di bottiglia fondamentali per un'elaborazione più rapida ed efficiente. Capire come la termodinamica può essere applicata in ambienti così microscopici è di fondamentale importanza per le tecnologie future".

L'esperimento innovativo è stato condotto da un gruppo di ricerca guidato dal professor Ferdinand Schmidt-Kaler e dal dottor Ulrich Poschinger dell'Università Johannes Gutenberg di Magonza, Germania.