Stelt u zich voor: u zet een kop koffie op uw bureau in Amsterdam, vergeet hem even, en in plaats van af te koelen begint de koffie spontaan te koken. In onze dagelijkse wereld is dit onmogelijk, maar op het allerkleinste niveau hebben wetenschappers net bewezen dat de wetten van de natuurkunde aan vervanging toe zijn.

Ik heb altijd geleerd dat warmte slechts één kant op gaat: van warm naar koud. Het is de basis van alles, van hoe onze cv-ketels werken tot waarom we in de winter een dikke jas aantreffen. Maar een nieuw experiment met krotonzuur zet dit principe volledig op zijn kop.

De wet die niet meer heilig is

Onderzoekers van de Southern University of Science and Technology gebruikten de kernen van koolstofatomen als zogenaamde qubits. Wat ze ontdekten, klinkt als sciencefiction: ze lieten warmte van een koudere qubit naar een warmere qubit stromen.

Maar hoe kan dit zonder extra energie? Het geheim zit hem in iets dat we kwantumcoherentie noemen. U kunt dit zien als een soort onzichtbare brandstof die alleen in de kwantumwereld bestaat. Door deze 'informatie' slim te manipuleren, stroomt de warmte ineens de 'verkeerde' kant op.

Wat dit betekent voor uw toekomstige smartphone

Nu vraagt u zich misschien af: wat heb ik hieraan in het dagelijks leven? Nou, meer dan u denkt. De grootste vijand van onze elektronica is warmte. Denk aan uw telefoon die traag wordt als hij in de zon ligt op een terras.

  • Snellere computers: Als we warmte kunnen sturen op atomair niveau, kunnen we supercomputers veel effectiever koelen.
  • Nieuwe wetten: De klassieke thermodynamica stamt uit de 19e zijlijn. Het is tijd voor een update die rekening houdt met kwantumregels.
  • Energiezuinigheid: Dit onderzoek kan leiden tot apparaten die bijna geen energie meer verspillen aan ongewenste hitte.

Er is echter een nuance. In onze macroscopische wereld — de wereld van koffiekopjes en auto's — blijft de oude wet voorlopig gewoon gelden. We hoeven dus niet bang te zijn dat onze ijsjes spontaan gaan smelten in de vriezer.

De "schijnbare" temperatuur

De onderzoekers moesten zelfs een nieuwe term bedenken: de schijnbare temperatuur. Door de kwantumeigenschappen mee te rekenen, kloppen de wiskundige sommetjes ineens weer. Het is alsof we jarenlang naar een kaart keken waarop de bergen niet ingetekend stonden.

Het meest interessante deel? De weg is nu vrij om dit experiment om te zetten in praktische protocollen. Dit is niet alleen fundamentele wetenschap; dit is de blauwdruk voor de technologie van de volgende eeuw.

Zou u een computer kopen die zichzelf koelt door warmte simpelweg 'terug' te sturen? Ik ben benieuwd of we deze technologie over tien jaar al in onze laptops terugzien.