物理團隊發現了量子姆彭巴效應，具有許多「酷」意義

最初出於純粹的好奇心，研究人員進行了一項發現，彌合了兩千年前亞里斯多德的觀察與現代理解之間的差距，同時為一系列「酷」和「冷卻」含義打開了大門。

姆彭巴效應是一種令人費解的現象，熱水比冷水結冰得更快。對反直覺效應的觀察可以追溯到亞里斯多德，他在 2000 多年前就指出，本都的希臘人在捕魚活動中利用了這種效應。

姆彭巴效應也激發了歷史上其他偉大思想家的好奇心，例如勒內·笛卡爾和弗朗西斯·培根。它仍然是眾多大報文章的主題，並定期在各種環境中作為好奇的焦點出現，例如在烹飪比賽 MasterChef 中，參賽者試圖利用這種效應以比甜點挑戰賽更快的速度提供冷凍美食。

現在，我們可以說這種奇怪的效應比我們之前預期的要普遍得多，因為物理學院 John Goold 教授領導的 Trinity QuSys 團隊剛剛發表了一篇論文研究論文在日記中物理評論快報。該論文概述了他們在理解非常不同且極其複雜的量子物理世界中的效應方面取得的突破。

古爾德教授說：「『姆彭巴效應』得名於埃拉斯托·姆彭巴(Erasto Mpemba)，1963 年，他還是一名學生，正在坦尚尼亞的家政課上製作冰淇淋。姆彭巴沒有等到他的熱冰淇淋混合物冷卻。

「他向老師指出了這一點，老師嘲笑他不懂物理？例如，牛頓冷卻定律告訴我們，物體冷卻的速度與物體與周圍環境的溫差成正比。但是，Mpemba 說服了達累斯薩拉姆大學的客座教授Denis Osoborne 來測試他所看到的結果，兩人發表了一篇論文，確實證明了這種奇怪的效果。

雖然姆彭巴效應仍未完全被理解——它的存在在宏觀尺度上引起了激烈的爭論——但它在微觀尺度上更加明顯，物理學家利用量子力學理論來描述自然。

量子姆彭巴效應最近成為一個熱門話題，但仍有無數疑問懸而未決。例如，量子效應與原始效應有何關係？我們能否建構一個熱力學框架來更好地理解這一現象？

QuSys 研究小組的突破回答了一些關鍵問題。

古爾德教授說：「我們是非平衡熱力學和非平衡熱力學之間介面的專家。因此，我們擁有解決這些問題的正確工具箱。我們的工作本質上提供了在量子系統中產生姆彭巴效應的方法，其中可以執行有效「加熱」量子系統的物理變換。矛盾的是，量子系統的這種轉變通過利用量子動力學中的獨特特徵，使其能夠以指數方式更快地鬆弛或“冷卻”。

利用非平衡量子熱力學工具包，團隊成功地彌合了亞里斯多德兩千年前的觀察與我們現代對量子力學的理解之間的差距。

現在它為許多研究和應用相關問題打開了大門。

古爾德教授補充說：「雖然我們最初是出於求知欲而開展這個項目，但它迫使我們提出幾個基本問題，涉及描述冷卻的熱力學定律與在基本層面上描述現實的量子力學之間的關係。

「這種真正『酷』的 Mpemba 效應實際上是一種加速冷卻的方法？對於量子技術的應用絕對至關重要。考慮到這一點，我確信我們正在開發的一些用於研究這一基本效應的工具對於理解熱流等事物以及如何最大限度地減少未來技術中的耗散至關重要。