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Quantenmotor läuft ohne Hitze

11.10.2023

Ein Forscherteam der Abteilung Quantensysteme am Okinawa Institute of Science and Technology (OIST) hat in Zusammenarbeit mit Wissenschaftlern der Universität Kaiserslautern-Landau und der Universität Stuttgart eine funktionierende Quantenmaschine vorgestellt, die ohne den Einsatz von Quantensystemen auskommt Wärme, im Gegensatz zu herkömmlichen Mechanismen, die auf thermodynamischen Prinzipien basieren.

Ein Quantenmotor unterscheidet sich von herkömmlichen Motoren dadurch, dass sein Betrieb nicht mit einer Explosion des Kraftstoffgemisches und der Luft verbunden ist. Stattdessen verändern Wissenschaftler die Quanteneigenschaften von Teilchen im Gas und umgehen dabei den Einsatz von Wärme. Bei extrem niedrigen Temperaturen, wenn Quanteneffekte auftreten, haben Bosonen im Vergleich zu Fermionen ein niedrigeres Energieniveau. Diese Energielücke kann genutzt werden, um einen Motor anzutreiben, der Bosonen in Fermionen umwandelt und umgekehrt.

Professor Thomas Busch, Leiter der Abteilung Quantensysteme, erklärte: „Um Fermionen in Bosonen umzuwandeln, können wir zwei Fermionen zu einem Molekül kombinieren. Dieses neue Molekül wird zu einem Boson. Indem wir es zerstören, können wir wieder Fermionen erhalten. Indem wir diesen Zyklus wiederholen.“ „Wir können einen Motor bauen, ohne Wärme anzuziehen.“

Trotz des hohen Potenzials der neuen Quantenmaschine bleibt ihr Einsatz in der Automobilindustrie in naher Zukunft fraglich. Keerthi Menon betonte, dass trotz der erfolgreichen Experimente noch mehr Forschung betrieben werden muss, um die Leistung des Motors und seine mögliche Anwendung in anderen Geräten wie Batterien und Sensoren zu optimieren. Um den Quantenzustand zu erhalten, ist es wichtig, niedrige Temperaturen aufrechtzuerhalten, was wiederum einen erheblichen Energieverbrauch erfordert.

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Neueste Nachrichten aus Wissenschaft und Technik, neue Elektronik:

Die Existenz einer Entropieregel für die Quantenverschränkung wurde nachgewiesen 09.05.2024

Die Quantenmechanik überrascht uns immer wieder mit ihren mysteriösen Phänomenen und unerwarteten Entdeckungen. Kürzlich stellten Bartosz Regula vom RIKEN Center for Quantum Computing und Ludovico Lamy von der Universität Amsterdam eine neue Entdeckung vor, die sich mit der Quantenverschränkung und ihrem Zusammenhang mit der Entropie befasst. Quantenverschränkung spielt eine wichtige Rolle in der modernen Quanteninformationswissenschaft und -technologie. Aufgrund der Komplexität seiner Struktur ist es jedoch schwierig, es zu verstehen und zu verwalten. Die Entdeckung von Regulus und Lamy zeigt, dass die Quantenverschränkung einer Entropieregel folgt, die der für klassische Systeme ähnelt. Diese Entdeckung eröffnet neue Perspektiven im Bereich der Quanteninformationswissenschaft und -technologie und vertieft unser Verständnis der Quantenverschränkung und ihrer Verbindung zur Thermodynamik. Die Ergebnisse der Studie weisen auf die Möglichkeit der Reversibilität von Verschränkungstransformationen hin, was ihre Verwendung in verschiedenen Quantentechnologien erheblich vereinfachen könnte. Eine neue Regel öffnen ... >>

Mini-Klimaanlage Sony Reon Pocket 5 09.05.2024

Der Sommer ist eine Zeit der Entspannung und des Reisens, doch oft kann die Hitze diese Zeit zu einer unerträglichen Qual machen. Lernen Sie ein neues Produkt von Sony kennen – die Mini-Klimaanlage Reon Pocket 5, die verspricht, den Sommer für ihre Benutzer angenehmer zu gestalten. Sony hat ein einzigartiges Gerät vorgestellt – den Reon Pocket 5 Mini-Conditioner, der an heißen Tagen für Körperkühlung sorgt. Damit können Benutzer jederzeit und überall Kühle genießen, indem sie es einfach um den Hals tragen. Diese Mini-Klimaanlage ist mit einer automatischen Anpassung der Betriebsmodi sowie Temperatur- und Feuchtigkeitssensoren ausgestattet. Dank innovativer Technologien passt Reon Pocket 5 seinen Betrieb an die Aktivität des Benutzers und die Umgebungsbedingungen an. Benutzer können die Temperatur einfach über eine spezielle mobile App anpassen, die über Bluetooth verbunden ist. Darüber hinaus sind speziell entwickelte T-Shirts und Shorts erhältlich, an denen ein Mini-Conditioner angebracht werden kann. Das Gerät kann oh ... >>

Energie aus dem Weltraum für Raumschiff 08.05.2024

Mit dem Aufkommen neuer Technologien und der Entwicklung von Raumfahrtprogrammen wird die Erzeugung von Solarenergie im Weltraum immer machbarer. Der Leiter des Startups Virtus Solis teilte seine Vision mit, mit dem Raumschiff von SpaceX Orbitalkraftwerke zu bauen, die die Erde mit Strom versorgen können. Das Startup Virtus Solis hat ein ehrgeiziges Projekt zur Schaffung von Orbitalkraftwerken mit dem Starship von SpaceX vorgestellt. Diese Idee könnte den Bereich der Solarenergieerzeugung erheblich verändern und sie zugänglicher und kostengünstiger machen. Der Kern des Plans des Startups besteht darin, die Kosten für den Start von Satelliten ins All mithilfe von Starship zu senken. Es wird erwartet, dass dieser technologische Durchbruch die Solarenergieproduktion im Weltraum gegenüber herkömmlichen Energiequellen wettbewerbsfähiger machen wird. Virtual Solis plant den Bau großer Photovoltaikmodule im Orbit und nutzt Starship für die Lieferung der notwendigen Ausrüstung. Allerdings eine der größten Herausforderungen ... >>

Neue Methode zur Herstellung leistungsstarker Batterien 08.05.2024

Mit der Entwicklung der Technologie und dem zunehmenden Einsatz von Elektronik wird die Frage der Schaffung effizienter und sicherer Energiequellen immer dringlicher. Forscher der University of Queensland haben einen neuen Ansatz zur Herstellung von Hochleistungsbatterien auf Zinkbasis vorgestellt, der die Landschaft der Energiebranche verändern könnte. Eines der Hauptprobleme herkömmlicher wiederaufladbarer Batterien auf Wasserbasis war ihre niedrige Spannung, die ihren Einsatz in modernen Geräten einschränkte. Doch dank einer neuen, von Wissenschaftlern entwickelten Methode konnte dieser Nachteil erfolgreich überwunden werden. Im Rahmen ihrer Forschung wandten sich Wissenschaftler einer speziellen organischen Verbindung zu – Catechol. Es erwies sich als wichtige Komponente, die die Stabilität der Batterie verbessern und ihre Effizienz steigern kann. Dieser Ansatz hat zu einer deutlichen Spannungserhöhung der Zink-Ionen-Batterien geführt und sie damit wettbewerbsfähiger gemacht. Laut Wissenschaftlern haben solche Batterien mehrere Vorteile. Sie haben b ... >>

Alkoholgehalt von warmem Bier 07.05.2024

Bier, eines der häufigsten alkoholischen Getränke, hat einen ganz eigenen Geschmack, der sich je nach Temperatur des Konsums verändern kann. Eine neue Studie eines internationalen Wissenschaftlerteams hat herausgefunden, dass die Biertemperatur einen erheblichen Einfluss auf die Wahrnehmung des alkoholischen Geschmacks hat. Die vom Materialwissenschaftler Lei Jiang geleitete Studie ergab, dass Ethanol- und Wassermoleküle bei unterschiedlichen Temperaturen unterschiedliche Arten von Clustern bilden, was sich auf die Wahrnehmung des alkoholischen Geschmacks auswirkt. Bei niedrigen Temperaturen bilden sich eher pyramidenartige Cluster, wodurch die Schärfe des „Ethanol“-Geschmacks abnimmt und das Getränk weniger alkoholisch schmeckt. Im Gegenteil, mit steigender Temperatur werden die Cluster kettenförmiger, was zu einem ausgeprägteren alkoholischen Geschmack führt. Dies erklärt, warum sich der Geschmack einiger alkoholischer Getränke, wie z. B. Baijiu, je nach Temperatur ändern kann. Die Erkenntnisse eröffnen Getränkeherstellern neue Perspektiven, ... >>

Zufällige Neuigkeiten aus dem Archiv

Übertragung von Elektrizität aus dem Weltraum zur Erde 21.05.2020

Die Trägerrakete Atlas V brachte das militärische automatische Mini-Shuttle X-37B in die Erdumlaufbahn. Es ist der sechste erfolgreiche Flug des „Weltraumflugzeugs“, wie dieses Mehrwegfahrzeug auch genannt wird. Die meisten Aufgaben der X-37B-Mission werden von Militärprogrammen gelöst und sind klassifiziert, aber nicht alle. Diesmal brachte das Mini-Shuttle einen Prototyp eines Photovoltaikmoduls in die Umlaufbahn, um Sonnenenergie in Form von Mikrowellenstrahlung auf die Erde zu übertragen.

Über das Energieübertragungsexperiment berichtete das US Naval Research Laboratory (NRL), in dessen Tiefen das Versuchsmodul PRAM (Photovoltaic Radio-Frequency Antenna Module) entwickelt wurde. Ein photovoltaisches Versuchsmodul mit Hochfrequenzantenne ist ein Block mit einer Seitenlänge von 30 cm, der mit herkömmlichen photovoltaischen Konvertern (Solarzellen) ausgestattet ist, die das auf sie fallende Sonnenlicht in elektrische Energie umwandeln.

Die vom Modul im Orbit empfangene Energie wird in Mikrowellenstrahlung umgewandelt und an einen am Boden befindlichen Empfänger übertragen. Der Empfänger, der auch Generator ist, wandelt Mikrowellenstrahlung in Strom um und gibt ihn an Verbraucher weiter. Im Weltall kann die so gewonnene Energie beispielsweise durch einen Laserstrahl mit einem leistungsstarken Infrarotlaser übertragen werden, aber nur Mikrowellenstrahlung kann die Erdatmosphäre ohne nennenswerte Absorption passieren.

Das vom NRL-Labor geplante Experiment soll den Prozess der Energieumwandlung, die thermischen Eigenschaften der Prozesse und die Effizienz der Technologie unter realen Bedingungen an einem Prototyp untersuchen. Ähnliche Methoden zur Übertragung von Energie aus einer Umlaufbahn, in der die Sonne 24 Stunden am Tag und im gleichen optimalen Winkel zum Solarpanel scheint, können dazu beitragen, entlegene Ecken des Planeten wie Militärstützpunkte oder Katastrophengebiete mit Strom zu versorgen.

Basierend auf den Ergebnissen von PRAM wird im nächsten Schritt ein voll funktionsfähiges Prototypsystem mit Installation auf dem Satelliten erstellt. Auch in der nächsten Phase wird ein Kanal geschaffen, um Energie zur Erde zu senden. Es besteht kein Zweifel, dass die Umwandlung einer solchen Technologie in eine groß angelegte kommerzielle Energiequelle Jahrzehnte dauern und auf lange Zeit extrem teuer sein könnte, aber für eine Reihe von Aufgaben kann der schnelle Einsatz von Antriebssystemen auf der Erde mit unbegrenzter Energie angemessen sein die Kosten.

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