אנרגיות מקובלות ממשיכות להתרוקן ולגרום נזק לסביבה, ולכן מדענים מחפשים בתמידה דרכים אלטרנטיביות לספק את צרכי האנרגיה הגוברים שלנו. מאנרגיה סולארית ורוח, דרך גיאותרמית ועד לפירוק גרע של כוח גרעיני, נחקרו מספר דרכים, אך בהצלחה מוגבלת. לעמותה, פתרון לא קונבציונלי עשוי להימצא בעולם אינגמטי של הפיסיקה הקוונטית.
תיאוריית הקוונטים, הנקבעה לפני למעלה ממאה שנה, ממשיכה להיות נושא של דיון ועימותיות בקרב קהילת הפיסיקה. כלפי היציאה מובן שהעולם הקוונטי מאתגר את התחושה שלנו ומתנגד ללוגיקה קונבנציונלית. בעודו תיאוריה בלתי שלמה, מחקרים אחרונים מראים שעשיית האפשרות בתוך הקוונטיות של החומר עשוייה להחזיק את המפתח לשינוי מהפכני בגילול אנרגיה.
תחום אחד של חקירה הוא קיץ הקוונטי. לעומת בטריות כימיות מסורתיות, קיץ קוונטי משתמש בחלקיקים פרטיים כמו פוטונים לאחסון אנרגיה. פריצת דרך על ידי צוות מדענים מאוניברסיטת טוקיו וממרכז המחקורים החישוביים שבבייג'ין הראתה דרך מעשית להפוך קיץ קוונטי למציאות. הם השתמשו בתופעת "סדר סיבוב בלתי תלוי," שמאפשרת לאירועים להתרחש בו-זמנית על ידי עקרול הכחות. הגילוי הבלתי צפוי זה חשף כי טוענים בעוצם נמוכים יכולים לספק אנרגיה גדולה יותר עם יעילות גדולה יותר בהשוואה לטוענים בעוצם גבוה.
עוד דרך מבטיחה היא מנועי הקוונט. מחקרים באוניברסיטת קיזרסלאוטרן בגרמניה עשויים צעדים גדולים בתחום זה. במקום הסתייגות על שובת קרנוט כמנועים מקובלים, מנועי קוונט משתמשים בפערי האנרגיה בין שני סוגים של חלקיקים קוונטיים: בוזונים ופרמיונים. על ידי ניהול מצבי האנרגיה של חלקיקים אלו, נעשה אפשרי להמיר את פערי האנרגיה שלהם לעבודה מכאנית.
ההשלכות של התגליות אלו משתרעות מעבר למכשירים ניידים. קיץ קוונטי, עם יעילותו המשופרת, עשוי למהפך את חילוד האנרגיה הסולארית ולהקטין את ההפסדים הטרמיים בפאנלים סולאריים. מנועי קוונט, מצד שני, מציגים פוטנציאל להפעלת לא רק מחשבים קוונטיים וחיישנים, אלא גם מערכות גדולות יותר בעתיד.
מסע אחר אנרגיה אלטרנטיבית ממשיך, והעולם של הפיסיקה הקוונטית מציע תקווה חדשה. על ידי ניצול המאפיינים לא מקובלים של החומר הקוונטי, מדענים גולשים על צירים חדשים לגילול אנרגיה. בעוד יש עוד הרבה מחקר לבצע, ההתקדמויות הללו מביאות אותנו צעד אחד קרוב יותר לעתיד אנרגטי ויעיל.
שאלות נפוצות:
1. על מה מדובר במאמר?
המאמר דיון כיצד מדענים חוקרים פוטנציאלים של הפיסיקה הקוונטית כדי למצוא דרכים אלטרנטיביות לייצור אנרגיה.
2. מהם קיץ קוונטיים?
קיץ קוונטיים שונים מסוללות כימיות מסורתיות מכיוון שהם משתמשים בחלקיקים פרטיים כגון פוטונים לאחסון אנרגיה.
3. איזה פריצת דרך אחרונה עשויה בתחום הקיץ הקוונטי?
צוות מדענים מאוניברסיטת טוקיו והמרכז למחקרים החישוביים שבבייג'ין גילה שטענים בעוצם נמוכים יכולים לספק אנרגיה גדולה יותר וביעילות גדולה יותר בהשוואה לטוענים בעוצם גבוה.
4. מהם מנועי הקוונט?
מנועי הקוונט הם סוג חדש של מנוע המשתמשים בפערי האנרגיה בין שני סוגים של חלקיקים קוונטיים – בוזונים ופרמיונים – להמרת פערי האנרגיה שלהם לעבודה מכאנית.
5. איך קיץ קוונטיים ומנועי הקוונט מתקשרים לייצור אנרגיה?
קיץ קוונטיים עשויים לשפר את לכידת האנרגיה הסולארית ולהפחית את ההפסדים הטרמיים בפאנלים סולאריים, בעוד שמנועי קוונט מציגים פוטנציאל להפעלת לא רק מחשבים קוונטיים וחיישנים, אלא גם מערכות גדולות יותר בעתיד.
הגדרות:
– תאוריה הקוונטית: תיאוריה בפיסיקה שתיארת את התנהגות החלקיקים ברמה האטומית והתת-אטומית באמצעות עקרונות של מכניקת הקוונטים.
– סופרפוזיציה: עקרון קוונטי מכני על פיו חלקיק יכול להתקיים במצבים מרובים באופן סימולטני.
– מעגל קרנוט: מעגל תרמודינמי שתיאר את היעילות המרבית שניתן לקבל ממנוע חום הפועל בין שני מאגרי חום.
– בוזונים: חלקיקים קוונטיים שיש להם תסרות שלמות ונוהגים לפי סטטיסטיקות ג'רוויה-איינשטיין.
– פרמיונים: חלקיקים קוונטיים שיש להם תסרות חציות ונוהגים לפי סטטיסטיקות פרמי-דיראק.
קישורים רלוונטיים המומלצים:
– Nature – אנרגיה אלטרנטיבית
– ScienceDirect – סוללות קוונטיות
– Nature Scientific Reports – מנועי קוונט
The source of the article is from the blog krama.net