Extrémně horké materiály předvádějí svou teplotu tím, že točí.
Nová studie naznačuje, že některé materiály se chovají divně, když jsou mnohem teplejší než jejich okolí. Poháněni nosem, točícími se elektrony, stočili se jako vývrtky.
Tato zjištění jsou však teoretická a musí být ještě experimentálně prokázána, uvedl autor hlavní studie Mohammad Maghrebi, odborný asistent na Michiganské státní univerzitě. Výzkum Maghrebiho a jeho týmu začal jednoduchou otázkou: Co by se stalo, kdybyste vyhodili materiál z rovnováhy s jeho prostředím?
Objekty neustále vyzařují fotony nebo částice světla. Když jsou v rovnováze, za stejných podmínek, jako je teplota, jako jejich prostředí, objekty vypuzují fotony stejnou rychlostí, jakou absorbují ostatní zpět.
Toto je „druh vědy, se kterou jsme nejznámější,“ řekla Maghrebi. Ale když je teplota mimo objekt nižší než teplota tohoto objektu, věc se vyhodí z rovnováhy a pak se mohou stát „zajímavé věci“.
U některých druhů materiálů vede zahřívání nebo chlazení prostředí k vyzařování nejen energie ve formě fotonů, ale také toho, co se nazývá moment hybnosti - nebo tendence rotujícího objektu se neustále otáčet, řekla Maghrebi.
Přestože se fotony ve skutečnosti netočí, mají vlastnost zvanou „spin“, řekl Maghrebi. Tuto rotaci lze označit jako +1 nebo -1. Horké předměty vyhodené z rovnováhy vyzařují fotony většinou se stejným spinem (téměř všechny +1 nebo téměř všechny -1). Tato synchronizace fotonů táhne veškerý materiál v objektu ve stejném směru, což vede k tomuto točivému momentu nebo kroucení.
Vědci však věděli, že být teplejší než okolí by nestačilo k synchronizaci otáčení fotonů a způsobení takového kroucení.
Soustředili tak svou teorii na speciální druh materiálu zvaný topologický izolátor, který má elektrický proud nebo elektrony tekoucí po jeho povrchu. Tento materiál je teplejší než jeho prostředí, ale má také „magnetické nečistoty“.
Tyto nečistoty ovlivňují elektrony na povrchu tak, že dávají přednost jednomu spinu (elektrony také mají spinu) před druhým. Částice pak přenášejí své preferované točení na uvolněné fotony a materiál se krouží, řekl.
V zásadě byste měli podobný účinek na jakýkoli materiál, pokud na něj použijete magnetické pole, řekla Maghrebi. Ale ve většině ostatních materiálů by toto pole muselo být „opravdu, opravdu, opravdu obrovské, a to opravdu není možné“.
Maghrebi řekl, že doufá, že další týmy budou testovat tyto teoretické předpovědi pomocí experimentů. Pokud jde o to, zda se jedná pouze o cool fyzikální nález, nebo o něco, co by mohlo mít nějaký druh aplikace, to není jasné.
„Vlastně nevím, jestli by tu mohla být nějaká skvělá aplikace,“ řekla Maghrebi. Ale „cítí se jako druh věcí, které by mohly mít některé aplikace.“
Výsledky byly publikovány 1. srpna v časopise Physical Review Letters.
Poznámka editora: Tento článek byl aktualizován s cílem objasnit, že jakékoli budoucí experimentální práce budou provádět jiné týmy, nikoli Maghrebi a jeho tým, kteří jsou všichni teoretičtí fyzici.
