Демонът на Максуел е хипотетично микроскопично живо същество, резултат от един мисловен експеримент на британския физик и математик Джеймс Кларк Максуел през 1867. Това въображаемо същество може да превръща топлинна енергия в работа като нарушава втория закон на термодинамиката.
Този мисловен експеримент е изследван отдавна, но повечето от тези проучвания са теоретични, а само единици са експериментите, които реализират на практика демона на Максуел, разказва Phys.org
Наскоро група физици от университета в Оксфорд обяви, че могат да пресъздадат първото фотонно въплъщение на демона на Максуел. Измерванията са направени с помощта на два светлинни лъча, позволяващи да създаде енергиен дисбаланс, който да стане източник на енергия, за сметка на който да се извърши някаква работа.
Най-интересното е, че тази работа в този случай може да е процес на зареждане на батерия, което осигурява директно доказателство за дейността на "демона".
Колективът физици, начело с Михай D. Видригин (Mihai D. Vidrighin), извършват експеримента в Университета в Оксфорд и публикуват доклад за резултатите в последния брой на Physical Review Letters.
"Нашата работа показва как фотониката може да се използва като платформа за изследване на връзката между енергия и информация", заяви съавторът Оскар Далстен (Oscar Dahlsten) от Университета в Оксфорд и лондонския Институт за математически науки пред Phys.org.
В оригиналния мисловен експеримент демонът на Максуел стои между два съда, пълни с газ. В началото средната енергия (или скоростта) на газовите молекули в двата контейнера са едни и същи. Но демонът "отваря" врата в стената между съдовете, измерва енергията на всяка газова частица, която се носи към вратата и позволява само на високоенергийните частици да преминат в единия съд, а в обратна посока - само нискоенергийни частици. След известно време високоенергийните частици ще се съберат в единия контейнер, а нискоенергийните - в другия. От енергийния дисбаланс, който ще настъпи, може да се извлече енергия и да се използва за извършване на работа от системата, въпреки че първоначално е била в термодинамично равновесие, което е пряко нарушение на втория закон на термодинамиката.
Във фотонния вариант на демона на Максуел на оксфордските физици резервоарите с газ са заменени от два светлинни импулси. В ролята на демона на Максуел е фоточувствителна система датчици и специални оптични компоненти, които отклоняват високоенергийните фотони в една посока, а по-нискоенергийните - в друга. Тези два снопа попадат в отделни фотодиоди, произвеждащи електрически ток, който протича в електрически кондензатор в обратната посока от всеки фотодиод. Ако има разлика между количеството енергия в двата снопа лъчи, то този дисбаланс ще се преобразува в електрически ток, зареждащ кондензатор.
В своите експерименти, учените не са се стремили да постигнат максимално количество енергия от това явление, но въпреки това тази фотонна версия на демона на Максуел има практическо приложение в разработването на нови високоефективни технологии за преобразуване на енергията на слънчевата светлина в електрическа енергия. Тя също може да позволи на изследователите да проучат ролята на квантова кохерентност в термодинамиката и да има приложение в квантовите информационни технологии.
"Сега вече се замисляме за използване на някои явления като квантовото вплитане в бъдещи експерименти, тъй като нашите интереси гравитират около квантовата информация ", заяви Далстен.
Още по темата
Човекът
На 10 октомври 1731 е роден Хенри Кавендиш, "най-богатият сред учените и най-ученият сред богатите"
Физика
Нов рекорд за разстояние при квантова телепортация
Математика
Как абстрактната математика влияе на конкретната физика
Коментари
Моля, регистрирайте се от TУК!
Ако вече имате регистрация, натиснете ТУК!
18.02 2016 в 09:55
18.02 2016 в 09:28
Последни коментари