Ekstremt varme materialer viser deres temperatur ved at gøre drejen.
En ny undersøgelse antyder, at nogle materialer opfører sig underligt, når de er meget varmere end deres omgivelser. Drevet af næsedykning, spinding af elektroner snor de sig op som korketrukne.
Men disse fund er teoretiske og skal endnu ikke bevises eksperimentelt, sagde forfatteren til hovedundersøgelsen Mohammad Maghrebi, adjunkt ved Michigan State University. Maghrebi og hans teams forskning startede med et simpelt spørgsmål: Hvad ville der ske, hvis du skubber et materiale ud af ligevægt med dets miljø?
Objekter udstråler konstant fotoner eller lyspartikler. Når de er i ligevægt, på samme betingelser, som temperatur, som deres miljø, udsætter genstande fotoner med den samme hastighed, som de absorberer andre tilbage.
Dette er "den slags videnskab, som vi er mest bekendt med," sagde Maghrebi. Men når temperaturen uden for et objekt er lavere end temperaturen på det objekt, bliver tingene kastet ud af ligevægt, og så kan "interessante ting ske."
For visse typer materialer fører opvarmning eller afkøling af miljøet til, at objekterne ikke kun udstråler energi i form af fotoner, men også det, der kaldes vinkelmomentum - eller tendensen for et roterende objekt til at fortsætte med at rotere, sagde Maghrebi.
Selvom fotoner faktisk ikke roterer, har de en egenskab kaldet "spin", sagde Maghrebi. Denne spin kan beskrives som enten +1 eller -1. Varme genstande, der kastes ud af ligevægt, udstråler fotoner med stort set den samme drejning (næsten alle +1 eller næsten alle -1). Denne synkroni af fotoner trækker alt materiale i objektet i samme retning, hvilket fører til dette drejningsmoment eller drejende bevægelse.
Imidlertid vidste videnskabsmændene, at det bare at være varmere end omgivelserne ikke ville være nok til at synkronisere fotonernes spins og forårsage sådan vridning.
Så de fokuserede deres teori på en speciel type materiale kaldet en topologisk isolator, som har en elektrisk strøm, eller elektroner, der flyder på dens overflade. Dette materiale er varmere end dets miljø, men det har også "magnetiske urenheder."
Disse urenheder påvirker elektronerne på overfladen, således at de foretrækker den ene spin (elektroner har også spin) frem for den anden. Partiklerne overfører derefter deres foretrukne spin til de fotoner, der frigøres, og materialet vrider sig, sagde han.
I princippet ville du have en lignende virkning for ethvert materiale, så længe du anvender et magnetfelt til det, sagde Maghrebi. Men i de fleste andre materialer skulle dette felt være "virkelig, virkelig, virkelig enormt, og det er ikke rigtig muligt."
Maghrebi sagde, at han håber, at andre hold vil teste disse teoretiske forudsigelser ved hjælp af eksperimenter. Om det kun er en sej fysisk fund eller noget, der måske har en form for anvendelse, er det uklart.
”Jeg ved faktisk ikke, om der måske er noget cool program,” sagde Maghrebi. Men det "føles som den slags ting, der muligvis har nogle applikationer."
Resultaterne blev offentliggjort 1. august i tidsskriftet Physical Review Letters.
Redaktørens note: Denne artikel blev opdateret for at præcisere, at ethvert fremtidig eksperimentelt arbejde ville blive udført af andre hold, ikke af Maghrebi og hans team, der alle er teoretiske fysikere.
