חומרים חמים במיוחד מראים את הטמפרטורה שלהם על ידי ביצוע הטוויסט.
מחקר חדש מעלה כי חומרים מסוימים מתנהגים בצורה מוזרה כשהם חמים הרבה יותר מסביבתם. מונעים על ידי צלילה באף, מסתובבים אלקטרונים, הם מתפתלים כמו פקקי פקקים.
אולם ממצאים אלה הם תיאורטיים וטרם הוכחו כניסויים, אמר מחבר המחקר הראשי מוחמד מגרבי, פרופסור באוניברסיטת מישיגן סטייט. מחקרו של מג'רבי וצוותו החל בשאלה פשוטה: מה היה קורה אם תדחוף חומר מתוך שיווי משקל עם סביבתו?
עצמים מקרינים כל הזמן פוטונים, או חלקיקי אור. כאשר הם בשיווי משקל, באותם תנאים, כמו טמפרטורה, כמו הסביבה שלהם, אובייקטים מוציאים פוטונים באותו קצב בו הם סופגים אחרים בחזרה.
זה "סוג המדע שהכי מוכר לנו", אמר מג'רבי. אבל כאשר הטמפרטורה מחוץ לחפץ נמוכה מהטמפרטורה של אותו אובייקט, הדבר נזרק משיווי משקל ואז "דברים מעניינים יכולים לקרות."
עבור סוגים מסוימים של חומרים, חימום או קירור של הסביבה גורמים לאובייקטים להקרין לא רק אנרגיה בצורה של פוטונים, אלא גם מה שנקרא מומנטום זוויתי - או הנטייה של אובייקט מסתובב להמשיך להסתובב, אמר מגרבי.
למרות שפוטונים לא מסתובבים בפועל, יש להם מאפיין שנקרא "ספין", אמר מג'רבי. ניתן לתאר את הסיבוב הזה כ- +1 או -1. חפצים חמים שנזרקים מהשיווי משקל מקרינים פוטונים עם רובם אותו סיבוב (כמעט כולם +1 או כמעט כולם -1). סינכרוניה זו של פוטונים מושכת את כל החומר באובייקט לאותו כיוון, מה שמוביל למומנט זה או לתנועת הפיתול.
עם זאת, המדענים ידעו כי פשוט להיות חם יותר מהסביבה לא יספיק לסנכרן את ספינים של הפוטונים ולגרום לפיתול כזה.
אז הם מיקדו את התיאוריה שלהם בסוג מיוחד של חומר הנקרא מבודד טופולוגי, שיש לו זרם חשמלי, או אלקטרונים שזורמים על פני השטח שלו. חומר זה חם מסביבתו, אך יש בו גם "זיהומים מגנטיים".
זיהומים אלה משפיעים על האלקטרונים על פני השטח כך שהם מעדיפים סיבוב אחד (לאלקטרונים יש גם ספין) על פני השני. החלקיקים מעבירים את הספין המועדף עליהם לפוטונים המשוחררים, והחומר מתפתל, אמר.
באופן עקרוני, תהיה לך השפעה דומה על כל חומר כל עוד תחיל עליו שדה מגנטי, אמר מג'רבי. אבל ברוב החומרים האחרים, התחום הזה צריך להיות "באמת, באמת, ממש ענק, וזה לא באמת אפשרי."
מג'רבי אמר כי הוא מקווה שצוותים אחרים יבדקו את החיזויים התיאורטיים הללו באמצעות ניסויים. האם זה פשוט ממצא מגניב בפיזיקה או משהו שעשוי ליישם סוג כלשהו, זה לא ברור.
"אני למעשה לא יודע אם יתכן שיש איזושהי אפליקציה מגניבה," אמר מג'רבי. אבל זה "מרגיש כמו סוג הדברים שאולי יש כמה יישומים."
הממצאים פורסמו ב- 1 באוגוסט בכתב העת Physical Review Letters.
הערת העורך: מאמר זה עודכן כדי להבהיר כי כל עבודת ניסוי עתידית תתבצע על ידי צוותים אחרים, ולא על ידי מג'רבי וצוותו שכולם פיזיקאים תיאורטיים.
