Skrajnie gorące materiały pokazują swoją temperaturę.
Nowe badanie sugeruje, że niektóre materiały zachowują się dziwnie, gdy są znacznie cieplejsze niż ich otoczenie. Kierowane przez nurkowanie z nosa, wirujące elektrony, skręcają się jak korkociąg.
Ale te odkrycia są teoretyczne i nie zostały jeszcze udowodnione eksperymentalnie, powiedział główny autor badania Mohammad Maghrebi, adiunkt na Uniwersytecie Stanowym w Michigan. Badania Maghrebi i jego zespołu rozpoczęły się od prostego pytania: Co by się stało, gdybyś wytrącił materiał z równowagi z otoczeniem?
Obiekty nieustannie emitują fotony lub cząstki światła. W stanie równowagi, w takich samych warunkach, jak temperatura, w otoczeniu, przedmioty wyrzucają fotony z tą samą prędkością, z jaką pochłaniają inne.
Jest to „rodzaj nauki, którą znamy najbardziej”, powiedział Maghrebi. Ale kiedy temperatura na zewnątrz obiektu jest niższa niż temperatura tego obiektu, przedmiot wyrzuca się z równowagi, a następnie „mogą się zdarzyć ciekawe rzeczy”.
Maghrebi powiedział, że w przypadku niektórych rodzajów materiałów ogrzewanie lub chłodzenie otoczenia powoduje, że obiekty promieniują nie tylko energią w postaci fotonów, ale także tak zwanym momentem pędu - lub tendencją obracającego się obiektu do obracania się.
Chociaż fotony faktycznie się nie obracają, mają właściwość zwaną „spinem” - powiedział Maghrebi. Ten obrót można opisać jako +1 lub -1. Gorące przedmioty wyrzucane z równowagi emitują fotony głównie w tym samym spinie (prawie wszystkie +1 lub prawie wszystkie -1). Ta synchronizacja fotonów ciągnie cały materiał w obiekcie w tym samym kierunku, co prowadzi do tego momentu obrotowego lub ruchu obrotowego.
Jednak naukowcy wiedzieli, że samo cieplejsze niż otoczenie nie wystarczyłoby do zsynchronizowania spinów fotonów i spowodowania takiego skręcenia.
Skoncentrowali więc swoją teorię na specjalnym rodzaju materiału zwanym topologicznym izolatorem, który ma prąd elektryczny lub elektrony płynące na jego powierzchni. Materiał ten jest cieplejszy niż otoczenie, ale ma także „zanieczyszczenia magnetyczne”.
Zanieczyszczenia te wpływają na elektrony na powierzchni w taki sposób, że wolą jeden spin (elektrony również mają spin) od drugiego. Powiedział, że cząsteczki przenoszą następnie swój preferowany spin na uwolnione fotony, a materiał skręca się.
Maghrebi powiedział, że w zasadzie miałbyś podobny efekt dla każdego materiału, o ile przykładasz do niego pole magnetyczne. Ale w większości innych materiałów pole to musiałoby być „naprawdę, naprawdę, naprawdę ogromne i to nie jest naprawdę możliwe”.
Maghrebi powiedział, że ma nadzieję, że inne zespoły przetestują te teoretyczne prognozy za pomocą eksperymentów. Nie jest jasne, czy jest to po prostu fajne odkrycie fizyki, czy coś, co może mieć jakieś zastosowanie.
„Właściwie to nie wiem, czy może być jakiś fajny program” - powiedział Maghrebi. Ale „wydaje się to czymś, co może mieć pewne zastosowania”.
Odkrycia zostały opublikowane 1 sierpnia w czasopiśmie Physical Review Letters.
Nota redaktora: ten artykuł został zaktualizowany w celu wyjaśnienia, że wszelkie przyszłe prace eksperymentalne będą prowadzone przez inne zespoły, a nie przez Maghrebiego i jego zespół, którzy są fizykami teoretycznymi.
