A rendkívül forró anyagok csavarozással mutatják meg a hőmérsékletet.
Egy új tanulmány szerint egyes anyagok furcsán viselkednek, ha sokkal melegebbek, mint a környezetük. Az orr-búvárkodás, a forgó elektronok meghajtva úgy csavarodnak fel, mint dugóhúzók.
Ezek a megállapítások azonban elméleti jellegűek, és ezeket még kísérletileg be kell bizonyítani - mondta Mohammad Maghrebi, a Michigan Állami Egyetem docens professzora. Maghrebi és csapata kutatása egy egyszerű kérdéssel kezdődött: Mi történne, ha egy anyagot a környezetével egyensúlyba nem kerülne?
Az objektumok folyamatosan sugározzák a fotonokat vagy a fény részecskéit. Amikor egyensúlyban vannak, ugyanolyan körülmények között, mint például a hőmérséklet, mint a környezetük, a tárgyak ugyanolyan sebességgel bocsátják ki a fotonokat, amellyel mások visszajutnak.
Ez "az a fajta tudomány, amelyben leginkább ismerjük" - mondta Maghrebi. De amikor a tárgyon kívüli hőmérséklet alacsonyabb, mint az objektum hőmérséklete, akkor a tárgy kiürül az egyensúlyból, és akkor "érdekes dolgok történhetnek".
Bizonyos anyagok esetében a környezet felmelegítése vagy lehűtése nemcsak fotonok formájában sugároz energiát, hanem az úgynevezett szögmozgást is - vagy egy forgó tárgy hajlama tovább forogni - mondta Maghrebi.
Noha a fotonok nem forognak, vannak olyan tulajdonságuk, melyet "spinnek" hívnak - mondta Maghrebi. Ezt a centrifugálást +1 vagy -1 jellemezheti. Az egyensúlyból kiszivárogtatott forró tárgyak fotonokat sugároznak, amelyek nagyrészt azonos spinnel vannak (szinte mindegyik +1 vagy szinte mindegyik -1). Ez a fotonok szinkronizálása az anyag összes anyagát ugyanabba az irányba húzza, és ez a nyomaték vagy csavaró mozgáshoz vezet.
A tudósok azonban tudták, hogy pusztán melegebbnek lenni, mint a környéken, nem elegendő a fotonok forgásainak szinkronizálásához és az ilyen csavarodáshoz.
Tehát elméletüket egy speciális anyagtípusra összpontosították, az úgynevezett topológiai szigetelőt, amelynek elektromos árama vagy elektronjai áramolnak a felületén. Ez az anyag melegebb, mint a környezete, de "mágneses szennyeződéseivel" is rendelkezik.
Ezek a szennyeződések úgy befolyásolják az elektronokat a felületen, hogy előnyben részesítik az egyik spinget (az elektronoknak spinjük is) a másikhoz képest. A részecskék ezután átviszik az előnyös spinjét a felszabaduló fotonokra, és az anyag megcsavarodik.
Elvileg bármilyen anyag esetén hasonló hatást gyakorolna, mindaddig, amíg mágneses teret alkalmaz rá - mondta Maghrebi. De a legtöbb más anyagban ennek a mezőnek "valóban, nagyon, nagyon hatalmasnak kell lennie, és ez nem igazán lehetséges".
Maghrebi azt mondta, hogy reméli, hogy más csapatok kísérletekkel tesztelik ezeket az elméleti előrejelzéseket. Ami azt illeti, hogy ez csak egy jó fizikai eredmény vagy valami, ami valamilyen módon alkalmazható - ez nem egyértelmű.
"Valójában nem tudom, lehet-e valamilyen jó alkalmazás" - mondta Maghrebi. De "olyan érzés, mintha valamilyen alkalmazás lenne."
Az eredményeket augusztus 1-jén tették közzé a Physical Review Letters folyóiratban.
Szerkesztő megjegyzés: Ezt a cikket frissítették annak tisztázása érdekében, hogy a jövőbeni kísérleti munkákat más csapatok végzik, nem pedig Maghrebi és csapata, akik mind elméleti fizikusok.
