En pleno proceso de descarbonización, aparece un motor que funciona con luz. Es más pequeño que un átomo y Einstein ya predijo que algo así podía pasar. Si el combustible de aire que predijo Einstein logró llamar tu atención, este no se quedará atrás. El físico alemán hizo historia con varias de sus teorías. Una de las famosas fue la teoría cuántica, que representó un hito revolucionario en la física del siglo XX. Rompió con el paradigma impuesto en la física y abrió la puerta a un nuevo y amplio repertorio de ideas respecto a la materia y la energía.
Su teoría cuántica está basada en varios principios fundamentales. El primero es el principio de dualidad. Este se refiere tanto a las partículas subatómicas como a la luz, que pueden comportarse como partículas y ondas, dependiendo cómo se observen. Por otra parte, está el principio de superposición, que establece que una partícula puede encontrarse en varios estados a la vez, en una superposición de probabilidades, hasta que es medido y colapsado en un estado definido.
El tercer principio sobre el que se basa su teoría cuántica es el de entrelazamiento cuántico. Versa sobre cómo dos partículas pueden entrelazarse de tal manera que el estado de una partícula afecta de manera instantánea el estado de la otra, incluso si están separadas por grandes distancias. El legado de la teoría cuántica de Einstein sentó las bases para el desarrollo de la física cuántica, que ha supuesto un avance significativo en diversas áreas de la ciencia y la tecnología.
Einstein predijo un motor que funciona con luz: ya es una realidad
Años después, un grupo de investigadores de la Universidad de Granada propone un modelo de motor cuántico basado en un único átomo en contacto con un gas de fotones de una cavidad reflectante. Los cambios cuánticos en la presión de radiación podrían generar impulso en un pistón mesoscópico, permitiendo la conversión eficiente de calor en trabajo a escalas microscópicas.
Estos investigadores pertenecen al Grupo de Física Estadística y de la Materia de la Universidad de Granada y han publicado su estudio en la revista Physical Review E. Su propuesta está basada en un modelo cuántico basado en un único átomo en contacto con un gas de fotones en el interior de una cavidad reflectante. Los cambios cuánticos en la presión de radiación podrían fomentar un pistón mesoscópico, abriendo la posibilidad de una conversión eficiente de calor en trabajo a escalas microscópicas.
El rasgo distintivo principal de cualquier motor es que transforme parcialmente calor en trabajo. En otras palabras, parte de energía térmica para mover piezas mecánicas. Para los motores de combustión interna, como los de los vehículos convencionales, la combustión del agua genera que se expanda y empuje los pistones. Un sistema que eventualmente deriva en que las ruedas se mueven y el vehículo ejecute un desplazamiento.
Este grupo de investigadores granadino ha diseñado un motor cuántico de características similares, pero a escala microscópica. En esta instancia, priman las leyes de la física cuántica. Según Álvaro Tejero, primer autor de la publicación, “puedes imaginar mantener un pistón clásico, pero reemplazando el gas clásico y macroscópico con el sistema cuántico más simple, que es un átomo. Ese fue nuestro punto de partida”.
El modelo que predijo Einstein se hace realidad: lleva el sello de la Universidad de Granada
Asimismo, advirtió que “en termodinámica cuántica no tenemos clara una interpretación para el concepto de trabajo. Lo verdaderamente sorprende es que se pueda definir este trabajo como un trabajo de expansión, análogo al caso clásico, para sistemas cuánticos optomecánicos. A partir de aquí, la aplicación para realizar un ciclo termodinámico completo es directa”.
En definitiva, este grupo de investigadores ha creado un motor que funciona con luz que Einstein ya predijo hace años. Un trabajo que ha llamado la atención de la comunidad científica internacional tanto como el motor de átomos de Einstein.
