Аристотель, Мпемба и квантовые системы: горячие тайны быстрой заморозки

Горячие квантовые системы могут охлаждаться быстрее, чем их более холодные аналоги. Это выявление прибавляет глубины такому явлению, как эффект Мпемба.

Что такое эффект Мпемба?

Эффект Mpemba является нелогичным явлением, при котором горячая вода может замерзать быстрее, чем холодная вода при определенных условиях. Феномен был назван в честь танзанийского студента Эрасто Мпемба, который заметил его в 1960-х и привлек внимание научного сообщества к этому вопросу. Хотя интерес к явлению существовал на протяжении веков (Аристотель, возможно, был первым, кто обратил на него внимание), точная причина эффекта Мпемба до сих пор вызывает дискуссии среди ученых.

Новые открытия

Команда исследователей из Киотского университета и Токийского университета сельскохозяйственных и технологических наук обнаружила , что квантовый эффект Мпемба по температуре может проявляться в широком диапазоне исходных условий. "Квантовый эффект Мпемба сохраняет память о первоначальных условиях, что приводит к аномальной тепловой релаксации в последующее время," - комментирует руководитель проекта Хисао Хаякава.

Для эксперимента команда подготовила две системы с квантовыми точками, подключенными к тепловой ванне. Обе системы были охлаждены до низкотемпературного равновесного состояния, что позволило следить за их временной эволюцией. "Когда две копии пересеклись друг с другом до достижения одного и того же равновесного состояния, мы поняли, что достигли теплового квантового эффекта Мпемба," - подчеркивает соавтор Сатоши Такада.

Перспективы для будущего

"Наши результаты побуждают нас искать потенциальное применение квантового эффекта Мпемба в будущих приложениях, выходящих за рамки тепловых анализов," - заявил Хаякава.