Η ιδέα της «αέναης κίνησης» μπορεί να παραμένει εκτός των ορίων της φυσικής πραγματικότητας, όμως μια πρόσφατη εφεύρεση από την Ιαπωνία πλησιάζει περισσότερο από ποτέ σε αυτό το φαινομενικά ανέφικτο όνειρο. Ερευνητές από το Okinawa Institute of Science and Technology (OIST) ανέπτυξαν έναν ρότορα που αιωρείται πάνω από μαγνήτες και περιστρέφεται σχεδόν χωρίς καμία απώλεια ενέργειας. Το κλειδί βρίσκεται σε έναν μικρό, απόλυτα συμμετρικό δίσκο από γραφίτη διαμέτρου μόλις ενός εκατοστού, ο οποίος καταφέρνει να εξουδετερώνει σχεδόν πλήρως την τριβή.
Η ιδέα της μαγνητικής αιώρησης δεν είναι καινούργια, καθώς έχει απασχολήσει επιστήμονες και εφευρέτες εδώ και αιώνες, όπως και μάγους που την αξιοποιούσαν για να εντυπωσιάσουν το κοινό. Το πρόβλημα, ωστόσο, ήταν πάντα το ίδιο: όταν ένα αγώγιμο υλικό κινείται μέσα σε ένα μαγνητικό πεδίο, δημιουργούνται ρεύματα που δρουν σαν αόρατα φρένα, μειώνοντας την ταχύτητα και τη σταθερότητα της αιώρησης.
Η ομάδα του OIST, με επικεφαλής τον Jason Twamley και τον υποψήφιο διδάκτορα Daehee Kim, κατάφερε να λύσει αυτό το πρόβλημα με έναν έξυπνο τρόπο. Αντί να προσπαθήσουν να μειώσουν τα ρεύματα μέσω πολύπλοκων υλικών ή ενεργών ελέγχων, επέλεξαν να εκμεταλλευτούν τη συμμετρία του ίδιου του συστήματος.
Το πείραμά τους βασίζεται σε έναν απόλυτα συμμετρικό δίσκο γραφίτη, τοποθετημένο πάνω από μια διάταξη μαγνητών που δημιουργεί ένα σταθερό μαγνητικό πεδίο. Λόγω αυτής της συμμετρίας, δεν παράγονται μεταβολές στη ροή του μαγνητικού πεδίου καθώς ο δίσκος περιστρέφεται. Και χωρίς αυτές τις μεταβολές, δεν γεννιούνται τα ρεύματα που συνήθως φρενάρουν την κίνηση.
Το αποτέλεσμα είναι εντυπωσιακό: ο δίσκος μπορεί να αιωρείται σταθερά και να περιστρέφεται χωρίς καμία αξιοσημείωτη απώλεια ενέργειας, πρακτικά «παγώνοντας» την έννοια της τριβής. Σε προηγούμενα πειράματα, οι ερευνητές είχαν δοκιμάσει μίγματα γραφίτη με σιλικόνη ή κερί, όμως τα πρόσθετα υλικά αποδείχθηκαν εμπόδιο, μειώνοντας τη δύναμη της αιώρησης. Η νέα, καθαρή εκδοχή του γραφίτη υπερέβη αυτά τα όρια, προσφέροντας σταθερότητα και αξιοπιστία που δεν είχαν επιτευχθεί ποτέ πριν.
Οι συνέπειες αυτής της ανακάλυψης είναι τεράστιες. Ένα σύστημα που μπορεί να περιστρέφει ένα μακροσκοπικό σώμα με σχεδόν μηδενική τριβή ανοίγει νέους δρόμους σε τομείς όπως η ακριβής μέτρηση, η αστρονομία και η κβαντική φυσική. Συσκευές όπως γυροσκόπια και αισθητήρες βαρύτητας θα μπορούσαν να γίνουν εκατοντάδες φορές πιο ευαίσθητες, καταγράφοντας μικροσκοπικές μεταβολές στο περιβάλλον ή στο βαρυτικό πεδίο της Γης.
Ακόμη πιο εντυπωσιακή είναι η προοπτική εισόδου του συστήματος στο λεγόμενο «κβαντικό καθεστώς». Αν ο ρότορας επιβραδυνθεί αρκετά και λειτουργήσει μέσα σε συνθήκες κενού, θα μπορούσε να περάσει από τη σφαίρα της κλασικής φυσικής σε αυτήν της Κβαντομηχανικής, όπου αρχίζουν να κυριαρχούν φαινόμενα όπως η υπέρθεση και η παρεμβολή. Με άλλα λόγια, ένα αντικείμενο ορατό με γυμνό μάτι θα μπορούσε να συμπεριφέρεται όπως ένα κβαντικό σωματίδιο, κάτι που μέχρι σήμερα θεωρείται σχεδόν αδύνατο.
Η έρευνα του OIST δεν περιορίζεται σε θεωρητικά σενάρια. Ήδη ένα προηγούμενο πρωτότυπο του εργαστηρίου είχε σταλεί στο Διάστημα για πειράματα που σχετίζονται με την ανίχνευση βαρυτικών κυμάτων και Σκοτεινής Ύλης. Το νέο, πιο σταθερό μοντέλο από καθαρό γραφίτη θα μπορούσε να αποτελέσει τη βάση για μελλοντικές αποστολές σε τροχιά ή σε δορυφόρους, όπου η απουσία τριβής και η ακρίβεια στις μετρήσεις είναι ζωτικής σημασίας.
Οι εφαρμογές ενός τέτοιου συστήματος είναι σχεδόν απεριόριστες. Από ακριβέστερα συστήματα πλοήγησης και σταθεροποίησης δορυφόρων μέχρι εξαιρετικά ευαίσθητους ανιχνευτές βαρυτικών μεταβολών, το έργο των ερευνητών του Okinawa θα μπορούσε να αποτελέσει θεμέλιο για μια νέα γενιά τεχνολογιών που συνδυάζουν τη μηχανική, τη φυσική και την κβαντική επιστήμη.
Αν και η ιδέα της «αιώνιας κίνησης» παραμένει απαγορευμένη από τους νόμους της Θερμοδυναμικής, η πρόοδος που σημείωσε η ομάδα του OIST δείχνει πόσο κοντά μπορούμε να φτάσουμε σε μια κατάσταση όπου η απώλεια ενέργειας είναι σχεδόν μηδενική. Αυτό που κάποτε έμοιαζε με τέχνασμα μαγείας, σήμερα γίνεται αντικείμενο ακριβούς μηχανικής.
Η τεχνολογία αυτή δεν είναι ακόμη έτοιμη να μεταμορφώσει τη βιομηχανία ή την ενέργεια, αλλά δείχνει ξεκάθαρα την κατεύθυνση στην οποία κινείται η σύγχρονη επιστήμη: λιγότερη σπατάλη, περισσότερη ακρίβεια, και μια διαρκής αναζήτηση για να ξεπεραστούν τα φυσικά όρια.
[via]
