Energia edo partikula fluxu bat behatzeak fluxuaren noranzkoa alda dezakeela frogatu du UPV/EHUko ikerketa batek.
Gorputz beroenetik hotzenera joaten da bero-korrontea eta potentzial handienetik txikienera elektrizitatea sistema termodinamiko klasikoetan. Sistema kuantikoetan ere berdin gertatzen da, kasu honetan, baina, egoera aldatu daiteke eta energia eta partikula fluxua alderantzikatu behatzaile kuantiko bat sartuta. Hala frogatu du ikerketak.
Hasiera batean, akats bat zela pentsatu zuten ikertzaileek. Aldaketak aurkitzea espero zuten, baita garraioa eten zitekeela pentsatu, baina ez zuten uste fluxua erabat aldatuko zenik. Korrontearen noranzko aldaketak modu kontrolatuan egin daitezke. Behatzailea sistemaren zein lekutan sartzen den, fluxua aldatzea lortzen da. Gailuaren eremu jakin batzuetan, hala ere, noranzkoa ez da aldatzen behatzailea sartuta ere.
Objektu makroskopikoetan (ur-korrontea, esaterako) korrontea behatzeak ez dio uraren fluxuari inola ere eragiten eta termodinamika klasikoaren legeei jarraiki, alderik garaienetik baxuenera joango da. Gauza bera gertatzen da tenperatura-fluxuekin, gorputz beroenetik hotzenera ibiltzen da. Baita sistema elektrikoetan ere, potentzial handienetik txikienera joango da fluxua. Gailu kuantikoetan, alabaina, behatze-prozesuak, begiratzeak, sistemaren egoera aldatzen du eta korrontea noranzko batean ala bestean mugiarazteko joera handiagoa izan dezan eragin.
Sisteman behatzaile bat sartzeak oztopo egiten duela da gakoa, ura daraman hoditeria batean erretena ixtea bezala. Karga pilatzen hasten da eta, azkenean, beste noranzkoan joango da ura. Behatzaile kuantikoak sistemaren egoera aldatzen du eta, egoeraren arabera, korrontea edo energia kontrako noranzkoetan transmiti ditzake sistemak. Fisikaren funtsezko teoremarik ez da urratzen, beraz, ezta ezerezetik energiarik sortu ere.
Esperimentalki, zaila
Termoelektrizitatean, espintronikan, fotonikan eta detekzioan, besteak beste, erabilgarriak izan daitezkeen korronte injekzioaren noranzkoa kontrolatzeko aukera ematen duten garraio gailu kuantikoak diseinatzeko bidea eman dezake beroa eta partikulen korrontea kontrolatu ahal izateak. Urrun ikusten ditu aplikazio horiek Ángel Rubio ikertzaileak.
Ikuspuntu teorikoan oinarrituta egin dute ikerketa hau, non eredu xaloa proposatu eta teoria erraz frogatu daitekeen, energia eta entropia fluxu guztiak kontserbatzen baitira. Prozesua esperimentalki egitea, ordea, beste kontua da. Behatzaileak diseinatzeko mugak daude. Diseinatu beharko litzatekeen gailu mota egon badago eta egingarria litzateke, baina gaur egun ez dago modu kontrolatuan egiterik.
Egoera horretan, antzeko ideiak arakatzen dabiltza ikertzaileak, esperimentalki inplementatzeko aukera errealistak dituen beste mekanismo batzuen bila, behatzaile kuantikoen ordez erabili eta antzeko efektua lortzeko.
Iturria: UPV/EHUko prentsa bulegoa: Energia «fluxuaren kontra» ibilarazi dute eskala kuantikoan, fisikaren legeekin kontraesanean erori gabe.
Erreferentzia bibliografikoa: R. Biele, C. A. Rodríguez-Rosario, T. Frauenheim, A. Rubio. Controlling heat and particle currents in nanodevices by quantum observation. npj Quantum Materials 2, article number: 38 (2017). doi:10.1038/s41535-017-0043-6