Tyska forskare har tagit fram en helt ny revolutionerande motor. Istället för förbränning eller elektricitet drivs den med kvantmekanik. Genom att kvantpartiklar antar olika former frigörs energi.
Ett forskarlag vid det tekniska universitetet i Kaiserslautern-Landau har tagit fram en ny motor som ställer de traditionella principerna på ändå. Istället för att förlita sig på värme, elektricitet eller explosioner från ett bränsle som antänds som sätter kolvar eller rotorer i rörelse använder forskarna ett kvantmekaniskt fenomen. Upptäckten har nu publicerats i tidskriften Nature, motorn kallas för Pauli-motor efter Paulis uteslutningsprincip som ligger till grund för motorns funktion.
Den nya motorn använder principen att elementarpartiklar antingen tillhör de så kallade fermionerna, som utgör materia, såsom elektroner eller kvarkar. Partiklarna kan också vara bosoner, kraftöverförande fotoner eller gluoner. Bosoner gillar att samlas, medan fermioner undviker varandra. Detta utnyttjade de tyska forskarna för att skapa energi i kvantmotorn. Genom att kyla ner litium och fermioner så att de får det lägsta möjliga energitillståndet bildar de ett torn. De kan sedan övergå till bosoner och då frigörs energi som driver motorn.
– Vi har därmed skapat ett kvantmekaniskt alternativ till att tända ett bränsle som kan användas för att driva vår kvantmotor, säger Jennifer Koch, fysiker vid TU Kaiserslautern.
Idéerna har redan visat sig fungera i laboratoriet. Forskarna kylde ner litiumatomer till absoluta nollpunkten på 273,15 grader Celsius. Med hjälp ett magnetfält lyckades de få fermioner att bete sig som bosoner.
– Vi har därmed skapat ett kvantmekaniskt alternativ till att antända bränsle som kan användas för att driva vår kvantmotor, uppger forskarna.
Kvantmotorn fungerar genom att ett nedkylt atommoln som är i ett bosoniskt tillstånd omvandlas till fermioner med hjälp av laser och magnetfält. Vid omvandlingen frigörs energi och atommolnet expanderar, sedan kan de kylas ner igen för att åter anta formen av bosoner. Effektivitet i den kvantmekaniska motorn är enligt forskarna 25 procent.
Än så länge fungerar motorn endast i teorin och under experiment, men forskarna är optimistiska om att de ska kunna föra ut sina teorier i större skala och skapa en fungerande kvantmekanisk motor där verkningsgraden ska kunna höjas ytterligare. En bensinmotor har idag 30-45 procents verkningsgrad. Elmotorer i elbilar kan ha över 90 procents verkningsgrad.
Stora bilden längst upp: Professor Artur Widera (höger) med Jennifer Koch (huvudförfattare, till vänster) och Sian Barbosa (i mitten), och Dr. Eloisa Cuestas, (medförfattare från Okinawa, längst fram). Foto: RPTU/Koziel
Maths Nilsson är motor- och ekonomijournalist och grundare av Carup, har mångårig erfarenhet från stora mediehus och tidningar. Mer information och kontaktuppgifter
