חוקרים בארה"ב "הפכו" את הזמן במעבדה - וייצרו חשמל

זה נשמע כמו קטע מסרט מדע בדיוני, אבל זה קרה במעבדה אמיתית. חוקרים מהמעבדה הלאומית "לוס אלמוס" בארה"ב פיתחו שיטה שגורמת לחלקיקים זעירים להתנהג כאילו הזמן זורם לאחור, ומה שמפתיע עוד יותר - הם הצליחו לקחת את התופעה הזאת ולהפוך אותה למנוע שמייצר חשמל. המחקר פורסם בכתב העת המדעי "Physical Review X".

אז מה בעצם קורה פה? בעולם של החלקיקים הכי קטנים בטבע, עולם הקוונטים, חוקי הפיזיקה מתנהגים אחרת לגמרי ממה שאנחנו מכירים. בחיים הרגילים, הזמן נע רק בכיוון אחד. כוס קפה מתקררת, חפץ שנשבר לא יתאחה מעצמו. אבל ברמת החלקיקים, המשוואות הפיזיקליות עובדות אותו הדבר בין אם הזמן נע קדימה ובין אם אחורה. הבעיה הייתה שברגע שבן אדם מנסה למדוד את החלקיקים האלה, פעולת המדידה עצמה "מפריעה" ומאלצת את הזמן לחזור להתנהג כרגיל.

החוקרים מצאו דרך לפתור בדיוק את הבעיה הזאת. הם פיתחו מערכת של הבזקים ופולסים מתוזמנים שפועלת כמו מנגנון תיקון בזמן אמת. המערכת מזהה את ההפרעה שנוצרת מפעולת המדידה ומיד מפעילה כוחות שמבטלים אותה. התוצאה? החלקיקים נעים במסלול הפוך, כאילו מישהו לחץ על כפתור הרוורס של הזמן.

עכשיו מגיע החלק שבאמת מרגש פיזיקאים. כדי להבין למה זה מעניין מעבר לתיאוריה, צריך להכיר רעיון ישן שנקרא "השד של מקסוול". הרעיון הוא זה: דמיינו קופסה עם שני חדרים ודלת קטנה באמצע. "שד" קטן יושב ליד הדלת, מוחזק חלקיקים חמים לחדר אחד וקרים לחדר השני. מהמיון הזה לבדו אפשר לייצר אנרגיה, כמעט מכלום.

הפיזיקאים בנו בדיוק את הגרסה המודרנית של "השד" הזה. המערכת שלהם אוספת מידע על מצב החלקיקים, משתמשת בו כדי להפוך את כיוון הזמן שלהם, ובמקום שהאנרגיה שמושקעת במדידה תלך לאיבוד, המנוע לוכד אותה. בפועל, הם הפכו את עצם פעולת ההסתכלות על חלקיקים למנוע שמפיק חשמל שימושי.

מה אפשר לעשות עם זה בעתיד? לפי החוקרים, האנרגיה הזאת תוכל לשמש להפעלת מחשבי-על קוונטיים או להטענת סוללות מתקדמות. זה לא קטן בכלל, כי אחד האתגרים הכי גדולים של המחשוב הקוונטי כיום הוא כמויות האנרגיה הנדרשות להפעלתו.

בשלב הבא, החוקרים מתכננים לבחון את המנוע באופן מעשי על גבי חלקיקי מחשוב מתקדמים המאפשרים תגובה מהירה במיוחד. כלומר, זה לא עוד ניסוי תיאורטי שיישב בכתב העת לנצח - הם מתכוונים לבדוק אם זה עובד בפועל.

בינתיים, כבר עכשיו ברור שמדובר בפריצת דרך שמאתגרת אחד מהעקרונות הכי מושרשים בפיזיקה: הרעיון שהזמן נע תמיד, ללא יוצא מן הכלל, רק קדימה. לא כל יום חוקרים שוברים חוק טבע ומנסים גם לגבות ממנו חשמל.