Scoperto motore atomico che supera il limite di Carnot

Un principio che per due secoli ha rappresentato una delle colonne portanti della fisica potrebbe non essere più valido nel mondo dell’infinitamente piccolo. Un gruppo di ricercatori dell’Università di Stoccarda ha infatti dimostrato che la celebre legge di Carnot, formulata nel 1824, non vale per i sistemi alla scala quantistica. Il risultato, pubblicato sulla rivista Science Advances, apre la strada a una nuova comprensione della termodinamica e a tecnologie che potrebbero portare alla realizzazione di motori atomici capaci di alimentare i nanorobot del futuro.

L’esperimento teorico è stato condotto da Eric Lutz, docente di fisica teorica, e dal ricercatore Milton Aguilar. I due studiosi hanno elaborato un modello che mostra come, nel dominio quantistico, le particelle possano interagire in modo da superare l’efficienza massima stabilita dal principio di Carnot. Questo limite, che da duecento anni regola il funzionamento di tutti i motori termici, si basa sul fatto che nessuna macchina può trasformare tutto il calore in lavoro utile: una parte deve sempre essere dispersa. Ma nel mondo degli atomi e dei quanti, le regole cambiano. Secondo quanto spiegano i ricercatori, il principio di Carnot si applica perfettamente a sistemi macroscopici come le turbine o i motori a vapore, ma non tiene conto di un fenomeno tipico della fisica quantistica: le correlazioni tra particelle.

In questi sistemi, gli atomi possono “comunicare” tra loro in modo non classico, creando legami che modificano il flusso di energia. Lutz e Aguilar hanno così esteso le leggi della termodinamica introducendo un nuovo formalismo che include queste correlazioni, scoprendo che esse possono essere convertite in lavoro meccanico.

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