Dois físicos da Universidade de Stuttgart alcançaram recentemente uma pesquisa inovadora, demonstrando que o princípio de Carnot (lei central da termodinâmica) não se aplica mais a objetos correlacionados em escala atômica. Esta descoberta pode impulsionar o desenvolvimento de motores quânticos microscópicos e energeticamente eficientes, e os resultados teóricos foram publicados na revista Science Advances.

O estudo aponta que o princípio de Carnot foi originalmente formulado para objetos macroscópicos de grande porte, sendo aplicável a motores térmicos tradicionais, como motores de combustão interna e turbinas a vapor. No entanto, com o avanço dos experimentos em mecânica quântica, o tamanho dos motores reduziu-se ao nível microscópico. Nesse contexto, o professor Eric Lutz e o doutor Milton Aguilar, do Instituto de Física Teórica da Universidade de Stuttgart, descobriram que o princípio de Carnot não considera os efeitos da correlação quântica. A correlação quântica é um vínculo especial formado entre partículas em escalas extremamente pequenas, desempenhando papel crucial na eficiência dos motores.

O professor Lutz explicou: “O princípio tradicional de Carnot assume que quanto maior a diferença de temperatura, maior a eficiência máxima do motor. Mas nossa pesquisa derivou pela primeira vez uma lei termodinâmica generalizada, mostrando que motores operando em escala atômica podem não apenas converter calor em trabalho, mas também transformar correlações em trabalho.” Isso significa que a eficiência de motores quânticos pode superar o limite de Carnot tradicional. O doutor Aguilar acrescentou: “O princípio de Carnot precisa ser expandido para descrever objetos em escala atômica, como motores moleculares fortemente correlacionados.”

Esta pesquisa fundamental não apenas aprofunda o entendimento humano sobre o mundo em nível atômico, mas também abre vastas perspectivas para tecnologias futuras. O professor Lutz afirmou: “Compreender as leis físicas nessas dimensões ajudará no desenvolvimento de tecnologias voltadas para o futuro, como micro-motores quânticos altamente eficientes. Talvez, um dia, esses motores possam impulsionar nanorrobôs médicos ou máquinas que manipulem materiais em escala atômica.”