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Prof. Dr. Norton Almeida discute artigo publicado na PRL sobre motores quânticos

O Café com Ciência do segundo semestre abre com a palestra do pesquisador do PPG-FIS, Prof. Dr. Norton G. de Almeida (currículo Lattes), intitulada "Motores Quânticos operando a temperaturas negativas são mais eficientes que os motores clássicos". O artigo relacionado a esse trabalho tem como primeiro autor o estudante de doutorado do PPG-FIS, Rogério J. de Assis, orientado pelo prof. Dr. Norton G. de Almeida, autor correspondente, e foi publicado na prestigiada revista científica Physical Review Letters (link para o artigo). Recentemente, uma reportagem no Jornal UFG discutiu a descoberta (link para a matéria). O trabalho é um estudo teórico e experimental sobre máquinas térmicas operando no limite quântico sob um reservatório de calor a temperaturas efetivas negativas. Os autores mostram que o rendimento dessa máquina pode superar o de uma máquina térmica convencional.


Motores Quânticos operando a temperaturas negativas são mais eficientes que os motores clássicos

Palestrante: Prof. Dr. Norton G. de Almeida

Afiliação: IF-UFG

Data: 21/08/2019 (quarta-feira)

Local: Anfiteatro I do IF/UFG

Horário: 12h45

 

Resumo

A temperatura negativa é um dos tópicos atuais mais empolgantes da física contemporânea, estando sujeito a ceticismo e críticas da comunidade científica. Este tópico surgiu em 1951, quando Purcell produziu estados de spin com população invertida e considerou a possibilidade de descrevê-los como estados com temperaturas absolutas negativas. Em 1956, Ramsey estudou esses estados teoricamente, considerando-os como estados de equilíbrio termodinâmico, e discutiu as conseqüências sobre as bases da termodinâmica advindas da incorporação de temperaturas absolutas negativas, sendo uma delas a necessidade de modificações das leis termodinâmicas. Depois de mais de 60 anos desde o experimento realizado por Purcell, outro experimento sobre temperatura absoluta negativa, desta vez no contexto de movimento mecânico de íons, foi feito por Braun e colaboradores. Esse último experimento, publicado na Science em 2013, desencadeou uma acalorada discussão sobre qual a correta definição de entropia termodinâmica em mecânica estatística, ou o que ficou conhecido como a questão “Boltzmann x Gibbs”. Neste seminário vou discutir uma proposta teórica de um motor de Otto quântico operando com um reservatório a temperatura absoluta negativa. Essa proposta, feita em colaboração com pesquisadores da UFSCar, faz parte da pesquisa do doutorando da UFG Rogério J. de Assis e foi implementada experimentalmente no laboratório do CBPF - Centro Brasileiro de Pesquisas Físicas. O modelo que propusemos mostra pela primeira vez resultados surpreendentes em que a eficiência de um motor quântico supera a máxima eficiência de um motor clássico. Em particular, mostrarei que a eficiência de um motor clássico, que só pode ser máxima no regime quase-estático, pode ser superada por um motor quântico operando longe desse regime.