Izuzetno vrući materijali pokazuju svoju temperaturu vrtenjem okreta.
Nova studija sugerira da se neki materijali ponašaju čudno kada su mnogo topliji od svoje okoline. Vođeni ronjenjem kroz nos, okrećući se elektroni, vijugaju se poput čepova.
Ali ovi su nalazi teorijski i tek ih treba eksperimentalno dokazati, rekao je glavni autor studije Mohammad Maghrebi, docent na Michigan State University. Istraživanje Maghrebija i njegovog tima započelo je jednostavnim pitanjem: Što bi se dogodilo ako materijal izvučete iz ravnoteže s okolinom?
Predmeti stalno zrače fotone ili čestice svjetlosti. Kad su u ravnoteži, pri istim uvjetima, kao što je temperatura kao i njihovo okruženje, objekti izbacuju fotone istom brzinom kojom apsorbiraju ostale nazad.
"To je ona vrsta znanosti s kojom smo najpoznatiji", rekao je Maghrebi. Ali kada je temperatura izvan objekta niža od temperature tog objekta, stvar se izbacuje iz ravnoteže i tada se "mogu dogoditi zanimljive stvari".
Za određene vrste materijala zagrijavanje ili hlađenje okoliša dovodi do toga da objekti zrače ne samo energijom u obliku fotona, već i zvanim zamahom - ili tendencijom rotirajućeg objekta da se stalno rotira, rekao je Maghrebi.
Iako se fotoni zapravo ne rotiraju, oni imaju svojstvo koje se naziva "centrifuga", rekao je Maghrebi. Ta se rotacija može opisati kao +1 ili -1. Vrući predmeti koji se izbacuju iz ravnoteže zrače fotone s uglavnom istim spin-om (gotovo svih +1 ili gotovo svih -1). Ta sinkronnost fotona povlači sav materijal u objektu u istom smjeru, što dovodi do toga zakretnog ili zakretnog gibanja.
Međutim, znanstvenici su znali da samo vrućina od okoline neće biti dovoljna za sinkronizaciju okretanja fotona i njihovo izazivanje.
Stoga su svoju teoriju usredotočili na posebnu vrstu materijala koji se zove topološki izolator, koji na svojoj površini struji električna struja ili elektroni. Ovaj materijal je topliji od okoliša, ali ima i "magnetske nečistoće".
Ove nečistoće utječu na elektrone na površini tako da preferiraju jedan spin (elektroni također imaju spin) nad drugim. Čestice zatim prenose svoj željeni spin u fotone koji se oslobađaju, a materijal se uvija, rekao je.
U principu, imali biste sličan učinak na bilo koji materijal sve dok na njega primijenite magnetsko polje, rekao je Maghrebi. Ali u većini drugih materijala to bi polje trebalo biti "stvarno, stvarno, stvarno ogromno, a to baš i nije moguće".
Maghrebi je rekao kako se nada da će i drugi timovi testirati ta teorijska predviđanja pomoću eksperimenata. Je li ovo samo sjajan nalaz fizike ili nešto što bi moglo imati neku primjenu, to je nejasno.
"Zapravo ne znam postoji li možda neka cool aplikacija", rekao je Maghrebi. Ali to se "osjeća kao vrsta stvari koja bi mogla imati neke aplikacije."
Otkrića su objavljena 1. kolovoza u časopisu Physical Review Letters.
Napomena urednika: Ovaj je članak ažuriran kako bi se razjasnilo da će bilo koji budući eksperimentalni rad izvoditi drugi timovi, a ne Maghrebi i njegov tim koji su svi teoretski fizičari.
