تظهر المواد الساخنة للغاية درجة حرارتها عن طريق القيام باللف.
تشير دراسة جديدة إلى أن بعض المواد تتصرف بشكل غريب عندما تكون أكثر حرارة من محيطها. مدفوعة بإلكترونات غوص الأنف والغزل ، فهي تلتوي مثل براغي الفلين.
لكن المؤلف الرئيسي للدراسة محمد المغربي ، أستاذ مساعد في جامعة ولاية ميشيغان ، قال إن هذه النتائج نظرية ولا يزال يتعين إثباتها تجريبيا. بدأ بحث المغربي وفريقه بسؤال بسيط: ماذا سيحدث لو دفعت مادة خارج التوازن مع بيئتها؟
تشع الأشياء باستمرار الفوتونات أو جزيئات الضوء. عندما تكون في حالة توازن ، في نفس الظروف ، مثل درجة الحرارة ، مثل بيئتها ، تقوم الأجسام بإخراج الفوتونات بنفس المعدل الذي تمتص به الآخرين.
وقال المغربي "هذا هو نوع العلم الذي نعرفه أكثر". ولكن عندما تكون درجة الحرارة خارج الجسم أقل من درجة حرارة ذلك الجسم ، يتم التخلص من الشيء من التوازن ، ثم "يمكن أن تحدث أشياء مثيرة للاهتمام".
بالنسبة إلى أنواع معينة من المواد ، يؤدي تسخين أو تبريد البيئة إلى أن الأشياء لا تشع فقط الطاقة في شكل فوتونات ، ولكن أيضًا ما يسمى الزخم الزاوي - أو ميل جسم دوار إلى الاستمرار في الدوران ، حسبما قال المغربي.
وقال المغربي إنه على الرغم من أن الفوتونات لا تدور في الواقع ، إلا أنها تمتلك خاصية تسمى "الدوران". يمكن وصف هذا الدوران بأنه +1 أو -1. الأجسام الساخنة التي يتم التخلص منها من التوازن تشع الفوتونات مع نفس الدوران في الغالب (تقريبًا كل +1 أو تقريبًا -1). تسحب تزامن الفوتونات كل المواد الموجودة في الجسم في نفس الاتجاه ، مما يؤدي إلى هذا العزم أو حركة الالتواء.
ومع ذلك ، عرف العلماء أن كونها أكثر سخونة من البيئة المحيطة لن تكون كافية لمزامنة لفات الفوتونات وتسبب مثل هذا الالتواء.
لذا ركزوا نظريتهم على نوع خاص من المواد يسمى العازل الطوبولوجي ، الذي يحتوي على تيار كهربائي ، أو إلكترونات تتدفق على سطحه. هذه المادة أكثر سخونة من بيئتها ، ولكن لها أيضًا "شوائب مغناطيسية".
تؤثر هذه الشوائب على الإلكترونات على السطح بحيث تفضل دورانًا واحدًا (تحتوي الإلكترونات أيضًا على دوران) على الأخرى. وقال إن الجسيمات تنقل بعد ذلك دورانها المفضل إلى الفوتونات التي يتم إطلاقها وتقلبات المواد.
قال مغربي ، من حيث المبدأ ، سيكون لديك تأثير مماثل على أي مادة طالما قمت بتطبيق مجال مغناطيسي عليها. ولكن في معظم المواد الأخرى ، يجب أن يكون هذا الحقل "حقًا ، حقًا ، ضخم حقًا ، وهذا غير ممكن حقًا".
وقال المغربي إنه يأمل أن تختبر الفرق الأخرى هذه التنبؤات النظرية باستخدام التجارب. فيما إذا كان هذا مجرد اكتشاف فيزيائي رائع أو شيء قد يكون له نوع من التطبيق ، فهذا غير واضح.
وقال المغربي "أنا في الواقع لا أعرف ما إذا كان هناك بعض التطبيقات الرائعة". لكنه "يبدو وكأنه نوع من الأشياء التي قد يكون لها بعض التطبيقات."
تم نشر النتائج في 1 أغسطس في مجلة Physical Review Letters.
ملاحظة المحرر: تم تحديث هذه المقالة لتوضيح أن أي عمل تجريبي في المستقبل سيتم إجراؤه من قبل فرق أخرى ، وليس من قبل المغربي وفريقه وجميعهم فيزيائيون نظريون.
