Da li se topla voda smrzava brže od hladne vode? Aristotel je možda bio prvi koji se pozabavio ovim pitanjem koje je kasnije postalo poznato kao Mpemba efekat.
Ovaj fenomen se prvobitno odnosio na nemonotonsku početnu temperaturnu zavisnost vremena početka zamrzavanja, ali je primećen u različitim sistemima — uključujući koloide — i takođe je postao poznat kao misteriozni fenomen relaksacije koji zavisi od početnih uslova.
Međutim, vrlo malo njih je ranije istraživalo efekat u kvantnim sistemima.
Sada je tim istraživača sa Univerziteta Kjoto i Univerziteta za poljoprivredu i tehnologiju u Tokiju pokazao da se temperaturni kvantni Mpemba efekat može realizovati u širokom rasponu početnih uslova.
Njihovi nalazi su objavljeni u časopisu Phisical Reviev Letters.
„Kvantni Mpemba efekat nosi sećanje na početne uslove koji rezultiraju anomalnom termalnom relaksacijom u kasnijim vremenima“, objašnjava vođa projekta i koautor Hisao Haiakava sa Instituta za teorijsku fiziku Jukava u Kjotu.
Hajakavin tim pripremio je dva sistema sa kvantnim tačkama povezanim sa toplotnom kupkom, jedan sa strujom, a drugi u ravnotežnom stanju. Oba su ugašena do niskotemperaturnog ravnotežnog stanja, omogućavajući timu da prati njihovu vremensku evoluciju ka stabilnom stanju u pogledu matrice gustine, energije, entropije i – što je najvažnije – temperature.
„Kada su se dve kopije ukrstile pre nego što su dostigle isto stanje ravnoteže – tako da je topliji deo postao hladniji i obrnuto u preokretu identiteta – znali smo da smo postigli termalni kvantni Mpemba efekat“, kaže koautor Satoši Takada iz TUAT-a.
„Nakon analize kvantne glavne jednačine, takođe smo otkrili da smo dobili termalni kvantni Mpemba efekat u širokom rasponu parametara, uključujući temperaturu rezervoara i hemijske potencijale“, dodaje prvi i odgovarajući autor Amit Kumar Chatterjee, takođe iz KjotoU.
„Naši rezultati nas podstiču da istražimo potencijalnu upotrebu kvantnog Mpemba efekta u budućim primenama izvan termičkih analiza“, razmišlja Haiakava.
