El descubrimiento que han realizado diversos científicos puede cambiar en unos años la forma de generar la calefacción en nuestros hogares. Aunque el objetivo de la investigación es otro completamente distinto, puesto que lo que se pretende es la búsqueda de materia oscura.
Los físicos responsable del hallazgo pretenden construir un dispositivo que pueda medir las señales de radiofrecuencia. Se trata de un grupo de investigadores de la Universidad Técnica de Delft en los Países Bajos, de la Universidad de Tubinga en Alemania y de la Universidad de Tecnología y Ciencia de Zurich de Suiza.
El invento diseñado parece contradecir el segundo principio de la termodinámica. Sin embargo, solo es en apariencia. ¿Qué dice este principio? Aunque se puede formular de maneras diferentes, la definición de Clausiois indica que, en un sistema aislado, no se puede extraer calor de un cuerpo frío y cederlo a otro más caliente. Ello se mantiene siempre, ya que aún no se ha podido demostrar lo contrario.
¿Cómo funciona?
En ello se basa la bomba de calor. Sin embargo, este equipo tiene que aportar un trabajo exterior al sistema. Esto es lo que han conseguido los científicos mencionados, pero utilizando partículas de luz. El dispositivo ideado es un sistema análogo a la bomba de calor. Su funcionamiento se basa en mover los fotones de la luz contra la corriente de un cuerpo caliente a un frío.
El mecanismo consiste en dos circuitos semiconductores independientes, integrados por inductancias y condensadores superconductores. Todo está integrado en un microchip, que es enfriado a temperaturas cercanas al cero absoluto, es decir, a casi -273 °C.
Para su funcionamiento se aplica una presión fotónica y se aprovecha la poca energía térmica que poseen los fotones. Al aplicar dicha presión, se pueden acoplar esos fotones a otros fríos, que poseen mayor frecuencia.
Uno de estos circuitos contenidos en el microchip es la parte fría de alta frecuencia y el otro, caliente, el de baja frecuencia. El circuito caliente está formado por una fuente de alimentación y una bobina, donde se crea una corriente. Esta genera un campo magnético que lleva al acoplamiento, cuyo efecto está relacionado con la presión y los fotones de la luz.
Por su parte, el circuito frío está constituido por un condensador superconductor. Cuando recibe una señal, actúa como un amplificador. Esto facilita que se detecten mucho mejor los fotones de radiofrecuencia que se escapan del circuito caliente. Y dando lugar al sistema que buscan los investigadores. Un amplificador que ayude a detectar la materia oscura.
¿Se puede utilizar para producir calor?
Aunque no es el objetivo inicial de la investigación, lo cierto es que se ha diseñado un sistema que con las modificaciones oportunas podría ser empleado como un generador de calor reversible. Es decir, que se pudiera aprovechar como una bomba de calor actual. Con la ventaja de que no se necesitan gases refrigerantes que en la actualidad se ha demostrado, son peligrosos.
La bomba de calor aprovecha el ciclo de Carnot de algunos fluidos, por medio de un trabajo de compresión y expansión. De esta forma se consigue robar calor de un lugar frío, para cederlo a otro más caliente.
La idea sería usar la tecnología del microchip descrito y hacerlo a gran escala. De forma que la energía conseguida pudiera ser aprovechada a nivel doméstico o industrial. Aunque todo esto es aún una suposición, no debemos descartar que nuevas investigaciones se encaminen en ese sentido.
Por ahora, los autores del descubrimiento han conseguido también transmitir una señal adicional al circuito frío. Esta señal sirve para crear un motor que, explicado de modo sencillo, amplifica los fotones fríos y los calienta.
A la vez que se produce lo anterior, dicha señal descarga los fotones en una dirección preferente entre ambos circuitos. Al ejercer mayor fuerza en una dirección que en la otra sobre los fotones, los científicos son capaces de enfriar los fotones de una parte del circuito a una temperatura más fría que la de la otra parte. De manera que se desarrolla una versión cuántica de la bomba de calor para fotones en un circuito superconductor.
