世界一熱い極小エンジンを作ったら効率100%超えの瞬間が発生

イギリスのキングス・カレッジ・ロンドン（KCL）の研究チームが、ごく小さな粒子を使った「極小エンジン」を作り、1000万℃の超高温で動かす実験を行いました。

すると、普通は高温から低温へ流れるはずの熱が、一瞬だけ逆方向（低温から高温）へ流れたり、エネルギー効率が理論的な限界を超えて100％以上になるという驚きの結果が観測されたのです。

これは、私たちが普段の生活ではほとんど感じることがない、ミクロ（非常に小さい世界）での偶然による「ゆらぎ」が原因です。

このゆらぎが非常に大きくなると、熱の流れや効率が一時的に「熱力学第二法則」という物理の常識から外れるような動きを見せることがあります。

こうした極限状況で明らかになった新たな現象は、私たちの日常のスケールでは見えない物理法則の本質を暴き、生物の分子や将来のナノマシンがエネルギーを巧みに扱う仕組みを理解する上で重要なヒントとなります。

しかし、なぜこのような不思議な現象が起きたのでしょうか？

研究内容の詳細は『arXiv』にて発表されました。

常識はどこまで通用する？ 熱力学の限界に挑む

私たちの身の回りには、車のエンジンや電車を動かすモーター、発電所の蒸気タービンなど、たくさんのエンジンがあります。

これらのエンジンは、基本的に高い温度の場所（熱源）から熱エネルギーをもらい、そのエネルギーの一部を「仕事」、つまり物を動かす力として取り出しています。

しかし、エネルギーのすべてを仕事として取り出せるわけではなく、必ず使いきれなかった熱が余ってしまいます。

この余った熱は、周囲のもっと低い温度の場所に捨てるしかありません。