Ein Forschungsteam in Großbritannien (Vereinigtes Königreich) hat einen winzigen Motor gebaut, der Temperaturen erreichen kann, die vergleichbar mit jenen im Inneren der Sonne sind.
Das Experiment sorgt in der Fachwelt für großes Staunen – nicht nur wegen der extremen Hitze, sondern auch, weil es die bekannten Regeln der Physik an ihre Grenzen bringt.
Ein Motor, kleiner als ein Staubkorn
Während ein gewöhnlicher Automotor beim Fahren rund 80 bis 100 Grad Celsius erreicht, schafft das Gas-Luft-Gemisch im Zündmoment bis zu 2.500 Grad. Der neue Mini-Motor aus London übertrifft das jedoch um ein Vielfaches: Laut dem Team des King’s College London (Großbritannien) kann das Teilchen Temperaturen von etwa 15 Millionen Grad Celsius erreichen – also so heiß wie der Kern der Sonne.
Dieser Motor besteht allerdings nicht aus Metall und Kolben, sondern aus nur einem einzigen winzigen Teilchen. Es wird mithilfe elektrischer Felder in der Schwebe gehalten. Dieses Prinzip nennt sich „Paul-Falle“. So kann das Teilchen frei im Raum gehalten und präzise untersucht werden.
Ein Experiment jenseits gewohnter Grenzen
Um diese extreme Temperatur zu erreichen, legten die Forscher eine elektrische Spannung an. Das winzige System reagierte darauf mit einer Energie, wie man sie sonst nur im Inneren von Sternen findet. In der veröffentlichten Studie in der Fachzeitschrift Physical Review Letters wurde festgehalten, dass diese Temperatur auf mikroskopischer Ebene bisher unerreicht war.
Der Motor erfüllt laut den Forschern die physikalische Definition eines Motors: Er wandelt Wärme in Bewegung um. Trotz seiner winzigen Größe funktioniert er also nach denselben Grundprinzipien wie ein großer Motor – nur auf einer unvorstellbar kleinen Skala.
Wenn Physik an ihre Grenzen stößt
Im Laufe des Experiments kam es zu seltsamen Beobachtungen: Der Motor lieferte zeitweise mehr Energie, als er aufgenommen hatte. Außerdem kühlte er sich in bestimmten Phasen ab, obwohl er sich eigentlich weiter aufheizen müsste.
Diese Widersprüche erklären die Forscher damit, dass kleinste thermische Schwankungen bei so winzigen Teilchen stark spürbar werden. Laut dem leitenden Physiker James Millen vom King’s College London könne dieses Verhalten bei winzigen biologischen Strukturen wie Proteinen oder Bakterien normal sein – für unsere alltägliche Erfahrung aber ist es völlig ungewohnt.
Blick in die Zukunft
Das Forschungsteam sieht in dem Experiment nicht nur eine technische Meisterleistung, sondern auch eine neue Möglichkeit, die Naturgesetze im Kleinen besser zu verstehen. In Zukunft soll der Mini-Motor als analoger Computer genutzt werden, um etwa die Faltung von Proteinen zu untersuchen. Diese Prozesse sind entscheidend, um viele biologische Abläufe zu verstehen – etwa, wie Zellen arbeiten oder wie Krankheiten entstehen.
