ニュートンの法則をくつがえした!? 究極のエコエンジン誕生

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掲載日 2014/02/20

ニュートンの法則を覆した!?究極のエコエンジン誕生

ドイツのマインツ大学の研究チームが、カルシウム原子1つを燃料とするエンジンを考案した。ピストンが気筒内を上下するのと同じように、電離した原子を円錐型の入れ物に入れて往復運動をさせるというものだ。

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 一般的なエンジンは、ガソリンを爆発させることでピストンを上下させ、その往復運動を回転運動に転換することで動力を生み出している。ガソリンの引火性や爆発力の高さゆえに高出力が得られるが、シリンダーにガソリンを供給し続けないとエンジンが止まってしまう。

 その点、ドイツのマインツ大学の研究者たちがこの度考案したエンジンは、燃料の補充を必要としない画期的なものだ。このエンジンが用いる燃料はカルシウム原子、それもたったの一つだけ。電離したその原子にピストンのような往復運動をさせることで動力を得ようというのだ。

Single atom nano-engineの模式図
 円錐形をした容れ物にカルシウム原子を入れ、すぼまった頂点部分で温めるレーザーを当てる。すると電子は原子核のまわりを周回する半径を広げようとするが、頂点部分は狭いため弾かれたように反対端へと移動する。そして円錐形の底面部分では逆に冷ますレーザーを当てることで、往復運動を続けさせるのだ。

 さらにこのエンジンには、いわゆる「ターボ」のような仕組みまである。原子が円錐形の頂点に部分にあるときにさらにこれを圧縮することで、反発力を4倍にも高められるというのだ。

 加熱と冷却による温度変化を利用している点で、このエンジンは熱機関の一種である。熱機関にはカルノーの定理という法則があり、「熱機関が可逆的に作動しているならば、その効率は用いた作動物質の性質や操作様式には依存しない」とされているのだが、上に述べたターボのようなしくみで強い反発力が生み出せるなら、このエンジンはカルノーの定理をくつがえす高出力を実現可能ということになる。

 もっとも、このエンジンはまだ原理が発表されただけで、実現はまだまだ先になるだろう。燃料が原子1つだけということもあって、既存のエンジンとは比較にならないほど小型のエンジンが作れるということだが、高出力というのはあくまでそのサイズに対してのことであって、自動車を動かす動力となり得るほどの出力をこの仕組みで発生させられるかどうかなど、いまだまったく未知数である。

 とはいうものの、量子コンピュータなど別の分野へのこの仕組みの応用も期待されているという。

 この記事へのコメントには、ニュートン力学の第三法則をくつがえしたことについてのものが多かった。その法則とは「作用と反作用の力は等しく、逆向きである」というものだが、ターボのようなしくみでこれがくつがえされたというのだ。また、世界最小というサイズに着目したものも多かった。

 専門的な内容の記事だけに、どちらかというと専門家だと考えられる人のコメントが目立つが、特徴的なのはインド人のコメントがいつもより多かったこと。こんなところからも、インドのIT大国ぶりが窺える気がした。
  • 「物理学の法則を打ち破る快挙だね」(ブラジル)
  • 「この仕組みを使った車が、どの自動車メーカーから出てくるかが楽しみだよ」(オーストラリア)
  • 「これについて、みんなはどう思う?」(米・カリフォルニア州)
  • 「世界最小のエンジンだってね」(インド)
  • 「量子コンピュータにも応用できるって言うし」(インド)
  • 「いいねえ、これ」(米・ワシントンDC)
  • 「(Single atom engineという呼び名が)なんかロックバンドの名前っぽいけど、今や現実なんだよな」(不明)

※上記枠内はすべて編集部訳

(執筆者:待兼 音二郎)
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