Investigadores de la Universidad Complutense de Madrid (UCM) y del Centro de Simulación Computacional (CCS) han descubierto una aparente violación macroscópica de la segunda ley de la termodinámica en un sistema cuántico. Estos resultados pueden conducir a aplicaciones nuevas e inesperadas en el desarrollo de tecnologías cuánticas, tales como simuladores cuánticos o memorias cuánticas que son más estables y operan bajo condiciones realistas sujetas a fluctuaciones térmicas.
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Los investigadores de UCM y CCS han encontrado una violación parcial de la segunda ley de la termodinámica en un sistema cuántico conocido como rejilla Hofstadter. Esta violación parcial no tiene lugar dentro del marco de la física clásica.
Un enrejado Hofstadter es un modelo teórico con una red cuadrada bidimensional a través de la cual circulan partículas cuánticas como electrones o fotones. Además, cuando una de estas partículas completa una trayectoria cerrada en la red, la partícula adquiere una fase cuántica.
Este sistema modela una clase de materiales bidimensionales (similares al grafeno) con propiedades tan inusuales que están fuera de la clasificación típica de conductores o aisladores, y en su lugar se describen como aisladores topológicos.
Una de las propiedades más sorprendentes mostradas por este sistema es la presencia de corrientes de borde, mientras que el interior no permite ninguna conducción. Además, estas corrientes de borde son notablemente fuertes incluso en presencia de impurezas en el material, lo que las ha puesto en el radar de la comunidad científica para aplicaciones en spintrónica, fotónica y computación cuántica.
En un artículo publicado en la revista Scientific Reports, los investigadores Ángel Rivas y Miguel A. Martin-Delgado del Departamento de Física Teórica de UCM y CCS explican que han estudiado las propiedades termodinámicas de este sistema colocándolo en presencia de dos calores fuentes, una caliente y otra fría. Para ello, han formulado una teoría cuántica que describe esta situación y resolvió las ecuaciones dinámicas.
Lo que predice los cálculos teóricos es que el transporte de calor presenta un comportamiento mucho más allá de las características típicas de la termodinámica clásica. Específicamente, en un borde del material se induce una corriente que fluye desde un punto frío a un punto caliente. Esto es contrario a la segunda ley de la termodinámica, bajo la cual no es posible que el calor fluya espontáneamente de un cuerpo frío a otro más cálido.
Desde el punto de vista tecnológico, la segunda ley de la termodinámica limita la eficiencia energética práctica de dispositivos tales como motores, baterías, refrigeradores, células solares, etc.
Una Violación Parcial
Sin embargo, cuando se tiene en cuenta el resto de los bordes y el interior del material, se restaura la segunda ley. Esta violación "parcial" es un efecto de este tipo de sistema cuántico exótico que no encaja dentro del marco de la física clásica.
Además, estas corrientes también muestran robustez a la presencia de impurezas que observan ciertos patrones de simetría relacionados con la posición de las fuentes térmicas y la dinámica disipativa que inducen.
Este nuevo fenómeno, llamado "protección disipativa de la simetría", nunca se ha observado antes y podría dar lugar a nuevas aplicaciones que no sólo son interesantes, sino de utilidad práctica.
La investigación se lleva a cabo dentro de un marco de simulación cuántica, una disciplina que busca estudiar estos materiales a través de dispositivos artificiales con características similares obtenidas por técnicas de control cuántico, tales como redes fotónicas y átomos ultrafrios.
Estos resultados darán lugar a aplicaciones nuevas e inesperadas en el desarrollo de tecnologías cuánticas, como los simuladores cuánticos o las memorias cuánticas, que presenten más estabilidad y funcionen bajo condiciones realistas sujetas a fluctuaciones de temperatura.
#1 Traducción y todo... y nadie agradece... en fin... gracias, en serio le será útil a más de uno
#1 Muchas gracias por la traducción
#1 Hasta teórico he leido.
Lisa Simpson por fin se sale con la suya.
#21 Los Simpson lo predijeron.
#21 en esta cada obedecemos las leyes de la termodinámica!
#26 Habla por ti, yo no respeto las leyes de una disciplina opresora, de hecho ahora mismo estoy flotando mas allá del tiempo y del espacio en una aberración en el continuo llamada UAT.
Hecha la ley de la termodinámica hecha la violación macroscópica.
#3 ¡#Aquíserepetanlasleyesdelatermodinamica!
....Y si no, ¡A tu puta casa¡
#3 La de porrazos que se habra llevado...
El titular contiene 17 palabras y he tenido que buscar 15 en el diccionario.
#15 ¿A que mola?!
#15
#15 y luego dicen que los de la LOGSE somos mantas eh.
Aparente
#5 La palabra "Aparente" es clave:
Specifically, on one edge of the material a current is induced that flows from a cold spot to a hot spot. This is contrary to the second law of thermodynamics, under which it is not possible for heat to flow spontaneously from a cold body to a warmer one.
[...]
However, when the remainder of the edges and the interior of the material are taken into account, the second law is restored. This "partial" violation is an effect of this type of exotic quantum system that does not fit within the framework of classical physics.
No es ninguna violación de las leyes de la naturaleza. Algo parecido está pasando ahora mismo en mi nevera.
Lo que sí es interesante es que esto podría abrir la puerta a neveras de tamaño atómico, nanoneveras!
#14 ¿Con nanocervezas?
#14 Algo parecido está pasando ahora mismo en mi nevera.
No, creo que ningún proceso de los que ocurren en tu nevera viola, a nivel micro o macroscópico, las leyes de la termodinámica. Cuando el gas se expande y enfría, se cumplen las leyes de la termodinámica. Cuando es comprimido en otra parte, también.
http://e-ducativa.catedu.es/44700165/aula/archivos/repositorio/4750/4936/html/1_aplicacin_de_los_principios_termodinmicos_a_un_frigorfico.html
La clave es la aplicación de trabajo. En el caso (teórico) del meneo, al situar el sistema entre dos focos aparecen una serie de corrientes que reparten el calor. Uno de estos flujos va del frío al caliente porque así se mantienen (entiendo) una serie de condiciones originadas por la simetría del sistema. El flujo total sí cumple con la 2 ley.
Relacionada: Investigadores postulan una manera de eludir localmente la segunda ley de la termodinámica (ING)
Investigadores postulan una manera de eludir local...
anl.govEl problema es de los átomos, que visten a sus partículas como putas.
#0 Debes señalar que es en inglés, te lo modifico
#2 Gracias
La segunda ley no es ninguna ley. Es un teorema, que es lo que les pasa a las leyes cuando se demuestran, que les ascienden a teorema.
https://en.wikipedia.org/wiki/Fluctuation_theorem
#6 Pues esa no parece la definición que sale en la wikipedia... https://es.wikipedia.org/wiki/Teorema. A menos, claro, que lo que digas es que se puede deducir esa ley a partir de una serie de premisas, con lo que no sería una "ley empirica" sino otra cosa...
Yo siempre entendí que una ley lo es sólo cuando ya ha sido demostrada.
#16 Una ley recoge una regularidad observada pero no necesariamente explicada, y no demostrada. Una ley podría dejar de serlo en cualquier momento si apareciera un contraejemplo.
Un teorema se demuestra a partir de axiomas. Este caso. Un teorema es cierto, pues está demostrado.
#6 Estás bastante liado. Una ley es aceptada universalmente, independientemente de las teorías o teoremas. Por ejemplo la ley de la gravedad dice que los objetos caen. Da igual que la teoría de Newton sobre la gravedad sea más precisa o menos precisa, o que sea verdad o no. La ley es la ley.
La segunda ley de la termodinámica es ley: es universalmente aceptada, independientemente de tu sistema (teoría). Da igual que apliques las fórmulas de Newton, de Einstein, o del Papa. Todas las teorías intentan explicar (ajustarse a) la ley.
#31 Una ley es aceptada universalmente
Porque nadie va a decir que algo es una ley hasta haberlo comprobado a fondo.
La ley de la gravedad solo dice que dos masas se atraen entre sí con una fuerza. Nada más. No dice la magnitud de esa fuerza, cosa que sí dicen las teorías.
Un teorema es algo que está demostrado y es cierto mientas se acepten los axiomas de partida.
La segunda ley de la termodinámica es ahora un corolario del teorema de la fluctuación.
#38 Estás bastante liado: la ley de la gravidad si que dice la magnitud con que dos masas se atraen entre si, incluso da la fórmula "La ley de la gravitación universal formulada por Isaac Newton postula que la fuerza que ejerce una partícula puntual con masa m1 sobre otra con masa m2 es directamente proporcional al producto de las masas, e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que las separa" (no pongo la fórmula en si porque en meneame no parece haber editor de fórmulas), pero la ley lo que hace es describir la gravedad, no explicarla. Una teoría de la gravedad como la de Einstein además de dar fórmulas más precisas también explica por qué esto sucede así (aunque en la actualidad la definición de ley/teoría está bastante mezclada, la ley es más un concepto clásico y en la actualidad lo de "ley" está bastante en desuso y la teoría es algo que se considera probado, aquí se explica bastante bien https://recuerdosdepandora.com/ciencia/en-que-se-diferencia-una-teoria-de-una-ley-cientifica/).
En cuanto a los teoremas, es un concepto de Ciencias Exactas y solo se usan dentro de las matemáticas, nunca en las ciencias físicas, repasa la definición de lo que es un teorema atentamente.
#40 No estoy de acuerdo el la definición de ley que se da en ese link. Por eso que discutimos.
Estoy de acuerdo con este:
https://www.thoughtco.com/definition-of-scientific-law-605643
#31 #40 #41 No me estoy enterando de algo porque estoy generalmente de acuerdo con los dos (tres) .
Una ley científica hace referencia a un conjunto de observaciones que hasta el momento siempre se han cumplido, pero que no se ha podido demostrar que se vayan a cumplir siempre.
La teoría es el conjunto de módelos descritos para predecir o explicar los fenómenos observados.
Si en un conjunto de observaciones recogidas en una ley se observan anomalías que no encajan en la definición original, la ley hay que reescribirla. Si un módelo teórico no funciona para todos los casos (por ejemplo en el caso de la teoria gravitacional de Newton y la mecánica cuántica), o bien se desecha ese modelo o se restringe la aplicación a los casos en los que sí funciona.
Lo de si una ley demostrada se convierte en un teorema no me meto porque no lo se, y me parece que esto es lo que realmente causa el conflicto
#44 ¡de acuerdo en todo!. Una ley se debe cumplir o no es una ley. No hace falta que se sepa qué está pasando.
Un teorema es una demostración matemática. Es este el caso. El teorema de la fluctuación está demostrado y es cierto a condición de que sus axiomas (la mecánica estadística) lo sea. La segunda ley de la termodinámica es consecuencia de ese teorema, ergo la segunda ley de la termodinámica se deduce de la mecánica estadística.
La mecánica estadística es una teoría.
esos macroscopicos no seran catalanes eh
#7 no, es una violación normal. Violencia de género.
#7 Sí, también lo tengo
https://ca.wikipedia.org/wiki/Teorema_de_la_fluctuaci%C3%B3
#7
#27 era un chiste
Os dejo un esquema gráfico de la rejilla Hofstadter para los que no sólo sean insignificantes ingenieruchos de tres al cuarto
Esto demuestra que vivimos en una cultura de la violación, ¡¡y es necesario dedicar menos dinero a la ciencia y más a las organizaciones feministas!!
"However, when the remainder of the edges and the interior of the material are taken into account, the second law is restored. This "partial" violation is an effect of this type of exotic quantum system that does not fit within the framework of classical physics."
El titular de la noticia es poco preciso o incluso directamente erróneo (o sensacionalista).
Nada fuera de ley ¡Golpistas!
bueno, ya sabemos que a nivel cuántico van un poco diferentes las cosas...
Ya era hora!
Vaya semanita, primero se rompe España y ahora se rompe el Universo.
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