Rambler's Top100
Портал | Содержание | О нас | Пишите | Новости | Книжная лавка | Голосование | Топ-лист | Регистрация | Дискуссия
Лучшие молодые
ученые России

Авторские научные обозрения в "Русском переплете"
"Физические явления на небесах" | "Неизбежность странного микромира" | "Биология и жизнь" | "Terra & Comp" | Научно-популярное ревю | Теорфизика для малышей
Семинары - Конференции - Симпозиумы - Конкурсы

TERRA & Comp
С 07 августа 2003 года обозрение ведет Александр Семенов
До 10.07.2002 вел Кирилл Крылов

НАУКА

Новости

Научный форум

Научно-популярный журнал Урания в русском переплете

Космические новости

Энциклопедия космонавтика

Энциклопедия "Естествознание"

Журнальный зал

Физматлит

News of Russian Science and Technology

Научные семинары

Почему молчит Вселенная?

Парниковая катастрофа

Кто перым провел клонирование?

Хронология и парахронология

История и астрономия

Альмагест

Наука и культура

 Журналы в сети:

Nature

Успехи физических наук

New Scientist

ScienceDaily

Discovery

ОБРАЗОВАНИЕ

Открытое письмо министру образования

Антиреформа

Соросовский образовательный журнал

Биология

Науки о Земле

Математика и Механика

Технология

Физика

Химия

Русская литература

Научная лаборатория школьников

КОНКУРСЫ

Лучшие молодые
ученые России

Для молодых биологов

БИБЛИОТЕКИ

Библиотека Хроноса

Научпоп

РАДИО

Читают и поют авторы РП

ОТДЫХ

Музеи

Игры

Песни русского застолья

Народное

Смешное

О НАС

Редколлегия

Авторам

О журнале

Как читать журнал

Пишут о нас

Тираж

РЕСУРСЫ

Поиск

Проекты

Посещаемость

Журналы

Русские писатели и поэты

Избранное

Библиотеки

Фотоархив

ИНТЕРНЕТ

Топ-лист "Русского переплета"

Баннерная сеть

Наши баннеры

НОВОСТИ

Все

Новости русской культуры

Новости науки

Космические новости

Афиша

The best of Russian Science and Technology


"Русский переплет" зарегистрирован как СМИ. Свидетельство о регистрации в Министерстве печати РФ: Эл. #77-4362 от
5 февраля 2001 года. При полном или частичном использовании
материалов ссылка на www.pereplet.ru обязательна.

Тип запроса: "И" "Или"

25.03.2019
19:35

"Фабрика сверхтяжелых элементов" заработала

    25 марта в городе Дубне в рамках проведения очередной сессии Комитета полномочных представителей государств-членов Объединенного института ядерных исследований . . .

25.03.2019
19:09

Скрытая в ледниках пыль влияет на темпы глобального потепления

    Пыль ледникового происхождения может внести значительный вклад в оледенение арктических низкоуровневых облаков, особенно в летнее время. Международная группа, . . .

25.03.2019
18:18

Ученые запустили в космос рой из 100 миниатюрных спутников

    Более 100 миниатюрных спутников Sprite массой пять граммов каждый запущены в космос с борта американского космического аппарата KickSat 2, сообщил его разработчик Зак . . .

25.03.2019
18:13

Рогозин: Россия хочет строить станцию не на орбите, а на поверхности Луны

    Россия заинтересована в участии в международной лунной станции, но хотела бы, чтобы она строилась не на орбите, а на поверхности Луны, заявил журналистам глава . . .

25.03.2019
18:01

Ученые назвали новую опасность тропических ураганов в Атлантике

    Мощнейшие ураганы в тропических широтах Атлантики не только наносят огромный экономический ущерб, но и крайне негативно влияют на состояние лесов на островах . . .

25.03.2019
17:45

Астрономы не смогли объяснить, почему Вселенная стала прозрачной

    Ученые углубили загадку "просветления" Вселенной в первые эпохи ее жизни после Большого Взрыва, точно измерив силу гамма-вспышек в соседних галактиках. Ее явно не . . .

25.03.2019
17:38

Астронавты выходят в открытый космос для замены батарей на МКС

    Для замены батарей на Международной космической станции (МКС) двум астронавтам пришлось изрядно постараться в минувшую пятницу. Однако в конечном счете эта . . .

25.03.2019
17:35

В нашей Галактике обнаружены две гигантские рентгеновские «дымовые трубы»

    В центре нашей галактики Млечный путь происходит огромное количество высокоэнергетических процессов. Гигантская черная дыра – массой около 4 миллионов масс . . .

25.03.2019
17:31

Крупный метеор, который никто не видел (кроме спутников)

    18 декабря 2018 г. ровно в 11:48 крупный космический камень, который направлялся прямо в сторону Земли, двигаясь со скоростью около 30 километров в секунду, взорвался при . . .

25.03.2019
16:16

Сейсмограф миссии InSight поможет понять состояние бура

    Инженеры миссии InSight разработали план диагностических работ по определению состояния бура HP3, который ранее приостановил свою работу из-за столкновения с . . .

25.03.2019
15:53

Астрономы показали панораму окрестностей черной дыры в центре Млечного Пути

    Астрономы на основе данных с наземных и космических обсерваторий создали новую высокодетальную панорамную визуализацию окрестностей сверхмассивной черной дыры . . .

25.03.2019
14:49

Ученые предупредили об угрозе появления сильнейших ураганов

    Атлантические температуры непрерывно повышаются, и модели предсказывают, что к 2100 году ураганные ветры усилятся на целых 15 процентов. Исследование американских . . .

24.03.2019
17:48

Ученые рассказали о великом переселении Юпитера

    Путешествие внутрь системы проходило по спирали, то есть Юпитер вращался вокруг Солнца, постепенно сокращая расстояние. Примерно 4,5 миллиарда лет назад Юпитер, . . .

24.03.2019
17:44

Астрономы обнаружили трех сестер Земли в «зоне Венеры»

    При поиске жизни за пределами Солнечной системы необходимо понять, почему в итоге Земля стала обитаемой, а Венера превратилась в ад. Анализируя данные недавно . . .

24.03.2019
16:39

Вертолет Mars может стать новым способом исследования планет

    Автономный мини-вертолет Mars будет летать с миссией марсохода NASA "Mars 2020", запуск которой запланирован на июль того же года, а посадка на Красную планету - на февраль . . .

24.03.2019
16:36

«Пульсар-снаряд» был вытолкнут со стороны сверхновой с гигантской скоростью

    В результате взрыва сверхновой было выброшено с огромной скоростью сверхплотное, стремительно вращающееся звездное ядро, которое движется в пространстве со . . .

24.03.2019
16:04

КПД квантового теплового двигателя впервые превысил максимальный КПД классического двигателя

    Физики из Великобритании и Израиля построили первый квантовый тепловой двигатель, эффективность которого превышает максимальную эффективность классического теплового двигателя. В качестве рабочего тела такого двигателя выступают два когерентных энергетических уровня NV-центра с наименьшей энергией, а в качестве тепловых резервуаров — возбужденные уровни. Работу, совершаемую двигателем, ученые измеряли с помощью микроволновых импульсов. Статья опубликована в Physical Review Letters, кратко о ней сообщает Physics, препринт работы выложен на сайте arXiv.org.

    Классический тепловой двигатель превращает тепло в работу, периодически нагревая и охлаждая рабочее тело. В рамках классической термодинамики можно показать, что максимальным коэффициентом полезного действия (КПД) среди тепловых двигателей обладает двигатель Карно, цикл которого состоит из периодов изотермического и адиабатического расширения и сжатия. На практике эффективность тепловых двигателей, работающих при сравнимых температурах нагревателя и холодильника, значительно ниже, чем у двигателя Карно. В частности, КПД паровых машин примерно в два раза меньше максимального достижимого КПД.

    Теоретически эффективность теплового двигателя можно повысить за счет квантовых эффектов, которые не учитывает классическая термодинамика. Первыми такую возможность рассмотрели около шестидесяти лет назад физики Генри Сковил (Henry Scovil) и Эрих Шульц-Дюбуа (Erich Schulz-DuBois), которые связали эффективность трехуровневого мазера с эффективностью цикла Карно. А в 2015 году группа физиков под руководством Раама Уздина (Raam Uzdin) наконец разработала схему квантового двигателя, эффективность которого превышает эффективность цикла Карно. Для этого ученые рассмотрели двигатель, который работает в так называемом режиме малого действия (small-action limit), то есть совершает за цикл работу, малую по сравнению с постоянной Планка. В этом режиме корреляции между энергетическими уровнями двигателя играют важную роль, а потому могут существенно повысить его эффективность. Впрочем, подтвердить это предположение на практике физики не смогли.

    Группа ученых под руководством Джеймса Клатцова (James Klatzow) наконец проверила предположение группы Уздина и построила квантовый двигатель, эффективность которого превышает эффективность классического двигателя, работающего в тех же условиях. Чтобы построить такой двигатель, физики использовали NV-центры — точечные дефекты алмаза, которые возникают при замещении атома углерода атомом азота. С одной стороны, такой центр ведет себя как водородоподобный атом; с другой стороны, заселенность его энергетических уровней удобно контролировать и измерять с помощью вспышек лазера. Во внешнем магнитном поле NV-центр можно рассматривать как когерентный магнитный двигатель, в котором два уровня с самой низкой энергией выступают в качестве рабочего тела, а возбужденные уровни моделируют тепловые резервуары с разными температурами. Чтобы связать рабочее тело с тепловыми резервуарами и извлечь из него работу, ученые светили на NV-центр оптическим и микроволновым лазером. Кроме того, ученые контролировали когерентность двух квантовых состояний рабочего тела в начале каждого цикла, изменяя продолжительность «теплового» лазерного импульса.

    В этой схеме ученые реализовали три типа квантовых тепловых двигателей: непрерывный, двухфазный и четырехфазный. В двигателе первого типа передача тепла и связь с тепловыми резервуарами происходит одновременно и непрерывно; этот режим больше всего напоминает квантовый двигатель Сковила-Шульца. В двигателе второго типа извлечение работы отделено от передачи тепла, однако связь с холодным и горячим резервуарами происходит в одно и то же время. Наконец, в двигателе третьего типа все операции производятся последовательно (как в двигателе Карно). В классическом пределе это устройство переходит в двигатель Отто. Все три двигателя работали в режиме малого действия, то есть произведение продолжительности цикла и средней работы, которая в течение него производилась, было много меньше постоянной Планка.

    Схема непрерывного, двухфазного и четырехфазного двигателей. Красные и синие стрелки обозначают связь с «горячим» и «холодным» тепловым резервуаром, оператор U — извлечению работы

    Наконец, физики измерили мощность квантовых двигателей и среднее количество работы, которое они совершали за один цикл. Оказалось, что в режиме малого действия и когерентных энергетических уровней рабочего тела все три двигателя были термодинамически эквивалентны, то есть совершали одинаковое количество работы. Более того, их эффективность превышала предельную эффективность классического теплового двигателя, который работал в тех же условиях. По оценкам ученых, расхождение между КПД, измеренном в этом режиме, и «максимальным» КПД составляло 2,4 сигма (p-value < 0,008). Впрочем, при ослаблении условий на когерентность и малость действия КПД квантового двигателя быстро падал.

    Мощность когерентного двухфазного двигателя (a) и средняя работа, совершаемая за цикл (b), в зависимости от длины «тепловой» фазы, разрушающей когерентное состояние. Красными точками отмечены данные эксперимента, красной линией — теоретическая зависимость. Для сравнения приведены теоретические ограничения на аналогичные параметры классического теплового двигателя (синяя линия)

    Авторы статьи замечают, что построенный ими квантовый тепловой двигатель пока еще очень сложно применять на практике. В частности, потому, что совершаемая им работа «пропадает впустую» и измеряется только косвенно. Тем не менее, физики надеются, что их работа заинтересует других исследователей, которые построят более совершенные квантовые тепловые двигатели. Кроме того, ученые надеются, что их статья поможет разобраться, как работают природные микроскопические тепловые двигатели, например фотосинтетический аппарат.

    Стоит отметить, что на архив электронных препринтов физики выложили работу еще в октябре 2017 года. Поэтому, несмотря на то, что до рецензируемого журнала она добралась только на этой неделе, ее уже успели процитировать в 13 новых статьях.

    В ноябре 2017 года физики из Бразилии и Германии обнаружили, что корреляции между квантовыми состояниями могут «нарушить» второй закон термодинамики. Для этого ученые скоррелировали спины двух атомов, находящихся в тепловых состояниях с разными температурами, и показали, что в такой системе тепло течет от «холодного» атома к «горячему», а энтропия системы уменьшается. Впрочем, второй закон термодинамики это не нарушает, поскольку взаимная информация атомов в ходе процесса уменьшается, а «суммарная разупорядоченность» в целом растет.

    По информации https://nplus1.ru/news/2019/03/23/coherent-engine

24.03.2019
14:26

Фото дня: один из лучших снимков Юпитера с орбиты планеты

    Пожалуй, одно из самых необыкновенных изображений Юпитера, полученных с орбиты планеты, обнародовало Национальное управление США по воздухоплаванию и . . .

22.03.2019
16:16

Получены детальные снимки звезд возрастом 12,8 миллиарда лет

    Древнейшие шаровые звездные скопления могут многое рассказать о формировании и эволюции нашей Галактики. Используя адаптивную оптику на телескопе «Gemini South» в . . .

22.03.2019
15:10

Раскрыта загадка телепортации сквозь стену

    Международная группа ученых выяснила, что туннелирование частиц через потенциальный барьер происходит мгновенно, а не через конечное время, как показывали . . .

<< 751|752|753|754|755|756|757|758|759|760 >>

ЛИТЕРАТУРА

Новости русской культуры

К читателю

Содержание

Публицистика

"Курск"

Кавказ

Балканы

Проза

Поэзия

Драматургия

Искания и размышления

Критика

Сомнения и споры

Новые книги

У нас в гостях

Издательство

Книжная лавка

Журнальный зал

ОБОЗРЕНИЯ

"Классики и современники"

"Слово о..."

"Тайная история творений"

"Книга писем"

"Кошачий ящик"

"Золотые прииски"

"Сердитые стрелы"

КУЛЬТУРА

Афиша

Новые передвижники

Фотогалерея

Музыка

"Неизвестные" музеи

Риторика

Русские храмы и монастыри

Видеоархив

ФИЛОСОФИЯ

Современная русская мысль

Искания и размышления

ИСТОРИЯ

ХРОНОС

История России

История в МГУ

Слово о полку Игореве

Хронология и парахронология

Астрономия и Хронология

Альмагест

Запечатленная Россия

Сталиниана

ФОРУМЫ

Дискуссионный клуб

Научный форум

Форум "Русская идея"

Форум "Курск"

Исторический форум

Детский форум

КЛУБЫ

Пятничные вечера

Клуб любителей творчества Достоевского

Клуб любителей творчества Гайто Газданова

Энциклопедия Андрея Платонова

Мастерская перевода

КОНКУРСЫ

За вклад в русскую культуру публикациями в Интернете

Литературный конкурс

Читательский конкурс

Илья-Премия

ДЕТЯМ

Электронные пампасы

Фантастика

Форум

АРХИВ

2001

2000

1999

Фотоархив

Все фотоматериалы

Помощь корреспонденту Добавить новость
НАУКА В "РУССКОМ ПЕРЕПЛЕТЕ"

Если Вы хотите стать нашим корреспондентом напишите lipunov@sai.msu.ru

 

© 1999, 2000 "Русский переплет"
Дизайн - Алексей Комаров

Rambler's Top100