I materiali estremamente caldi mostrano la loro temperatura facendo il colpo di scena.
Un nuovo studio suggerisce che alcuni materiali si comportano in modo strano quando sono molto più caldi dell'ambiente circostante. Spinti da elettroni che si immergono nel naso, si contorcono come cavatappi.
Ma questi risultati sono teorici e devono ancora essere provati sperimentalmente, ha detto l'autore principale dello studio Mohammad Maghrebi, un assistente professore alla Michigan State University. La ricerca di Maghrebi e del suo team è iniziata con una semplice domanda: cosa accadrebbe se spingessi un materiale fuori equilibrio con il suo ambiente?
Gli oggetti irradiano costantemente fotoni o particelle di luce. In equilibrio, nelle stesse condizioni, come la temperatura, come il loro ambiente, gli oggetti espellono i fotoni alla stessa velocità con cui assorbono gli altri.
Questo è "il tipo di scienza con cui abbiamo più familiarità", ha detto Maghrebi. Ma quando la temperatura all'esterno di un oggetto è inferiore alla temperatura di quell'oggetto, la cosa viene espulsa dall'equilibrio e quindi "possono accadere cose interessanti".
Per alcuni tipi di materiali, riscaldare o raffreddare l'ambiente porta gli oggetti a irradiare non solo energia sotto forma di fotoni, ma anche ciò che viene chiamato momento angolare - o la tendenza di un oggetto rotante a continuare a ruotare, ha detto Maghrebi.
Sebbene i fotoni in realtà non ruotino, hanno una proprietà chiamata "spin", ha detto Maghrebi. Questa rotazione può essere descritta come +1 o -1. Gli oggetti caldi che vengono espulsi dall'equilibrio irradiano i fotoni con lo stesso giro (quasi tutti +1 o quasi tutti -1). Questa sincronia di fotoni tira tutto il materiale nell'oggetto nella stessa direzione, portando a questo movimento di torsione o torsione.
Tuttavia, gli scienziati sapevano che il solo fatto di essere più caldi dell'ambiente circostante non sarebbe stato sufficiente per sincronizzare gli spin dei fotoni e causare tale torsione.
Quindi hanno focalizzato la loro teoria su un tipo speciale di materiale chiamato isolante topologico, che ha una corrente elettrica o elettroni che scorrono sulla sua superficie. Questo materiale è più caldo del suo ambiente, ma ha anche "impurità magnetiche".
Queste impurità influenzano gli elettroni sulla superficie in modo tale che preferiscono uno spin (anche gli elettroni hanno uno spin) rispetto all'altro. Le particelle trasferiscono quindi la loro rotazione preferita ai fotoni che vengono rilasciati e le torsioni del materiale, ha detto.
In linea di principio, si otterrebbe un effetto simile per qualsiasi materiale purché si applichi un campo magnetico ad esso, ha detto Maghrebi. Ma nella maggior parte degli altri materiali, quel campo dovrebbe essere "davvero, davvero, davvero enorme, e questo non è davvero possibile".
Maghrebi ha detto che spera che altri team testeranno queste previsioni teoriche usando esperimenti. Non è chiaro se questa sia solo una bella scoperta della fisica o qualcosa che potrebbe avere un qualche tipo di applicazione.
"In realtà non so se potrebbe esserci qualche bella applicazione", ha detto Maghrebi. Ma "sembra il tipo di cosa che potrebbe avere alcune applicazioni".
I risultati sono stati pubblicati il 1 agosto sulla rivista Physical Review Letters.
Nota del redattore: questo articolo è stato aggiornato per chiarire che qualsiasi futuro lavoro sperimentale sarebbe stato condotto da altri team, non da Maghrebi e dal suo team che sono tutti fisici teorici.
