Bahan yang sangat panas memamerkan suhu mereka dengan melakukan putaran.
Sebuah studi baru menunjukkan bahwa beberapa bahan berperilaku aneh ketika mereka jauh lebih panas daripada lingkungan mereka. Didorong oleh menyelam, elektron berputar, mereka berputar seperti pembuka botol.
Tetapi temuan ini bersifat teoritis dan belum dapat dibuktikan secara eksperimental, kata penulis studi utama Mohammad Maghrebi, asisten profesor di Michigan State University. Penelitian Maghrebi dan timnya dimulai dengan pertanyaan sederhana: Apa yang akan terjadi jika Anda menyenggol material yang tidak seimbang dengan lingkungannya?
Benda secara konstan memancarkan foton, atau partikel cahaya. Ketika berada dalam ekuilibrium, pada kondisi yang sama, seperti suhu, seperti lingkungannya, objek mengeluarkan foton dengan kecepatan yang sama ketika mereka menyerap kembali yang lain.
Ini adalah "jenis ilmu yang paling kita kenal," kata Maghrebi. Tetapi ketika suhu di luar suatu benda lebih rendah dari suhu benda itu, benda itu terlempar keluar dari keseimbangan, dan kemudian "hal-hal menarik bisa terjadi."
Untuk jenis bahan tertentu, memanaskan atau mendinginkan lingkungan menyebabkan benda-benda memancarkan tidak hanya energi dalam bentuk foton, tetapi juga apa yang disebut momentum sudut - atau kecenderungan benda yang berputar untuk terus berputar, kata Maghrebi.
Meskipun foton tidak benar-benar berputar, mereka memiliki properti yang disebut "putaran," kata Maghrebi. Putaran ini dapat digambarkan sebagai +1 atau -1. Objek panas yang terlempar keluar dari kesetimbangan memancarkan foton dengan sebagian besar putaran yang sama (hampir semua +1 atau hampir semua -1). Sinkroni foton ini menarik semua material dalam objek ke arah yang sama, yang mengarah ke torsi atau gerakan memutar ini.
Namun, para ilmuwan tahu bahwa menjadi lebih panas daripada lingkungan tidak akan cukup untuk menyinkronkan spin foton dan menyebabkan puntiran seperti itu.
Jadi mereka memfokuskan teorinya pada jenis bahan khusus yang disebut isolator topologi, yang memiliki arus listrik, atau elektron yang mengalir di permukaannya. Bahan ini lebih panas daripada lingkungannya, tetapi juga memiliki "pengotor magnetik".
Pengotor ini mempengaruhi elektron pada permukaan sehingga mereka lebih suka satu putaran (elektron juga memiliki putaran) di atas yang lain. Partikel-partikel kemudian mentransfer putaran yang mereka sukai ke foton yang dilepaskan, dan bahan memutar, katanya.
Pada prinsipnya, Anda akan memiliki efek yang sama untuk material apa pun selama Anda menerapkan medan magnet padanya, kata Maghrebi. Tetapi di sebagian besar materi lainnya, bidang itu harus "sangat, sangat, sangat besar, dan itu tidak benar-benar mungkin."
Maghrebi mengatakan dia berharap bahwa tim lain akan menguji prediksi teoritis ini menggunakan eksperimen. Seperti apakah ini hanya temuan fisika yang keren atau sesuatu yang mungkin memiliki semacam aplikasi, itu tidak jelas.
"Aku sebenarnya tidak tahu apakah mungkin ada aplikasi keren," kata Maghrebi. Tetapi "rasanya seperti hal yang mungkin memiliki beberapa aplikasi."
Temuan ini diterbitkan 1 Agustus di jurnal Physical Review Letters.
Catatan Editor: Artikel ini diperbarui untuk mengklarifikasi bahwa pekerjaan eksperimental di masa depan akan dilakukan oleh tim lain, bukan oleh Maghrebi dan timnya yang semuanya fisikawan teoretis.
