Mutlak sıfırdan daha sıcak herhangi bir şey radyasyon yayabilir mi?
İster bir araba kapısı, ister bir çift ayakkabı ya da bir kitabın kapağı olsun, her şeyde radyasyon var, mutlak sıfırdan daha sıcak herhangi bir şey yapacaktır. Neredeyse her şey, kuantum ışık parçacıkları olan fotonlar biçiminde sürekli olarak radyasyon yaymaktadır. Genellikle ikili bir süreç soğurma vardır. Fotonlar enerjiyi aldıklarında, çevreden geçen enerji, enerjiyi desteklemek için emilebilir. Emilim ve emisyon aynı oranda gerçekleştiğinde, bilim adamları bir nesnenin ve çevresinin dengede olduğunu söyler, bu da genellikle nesnenin ve çevrenin aynı sıcaklığa sahip olduğu anlamına gelir.
Dengesiz, yeni davranışlar ortaya çıkacak.Fiziksel İnceleme Mektupları'nda yayınlanan araştırmaya göre, JQI ve Michigan Eyalet Üniversitesi bilim adamları yeni bir çalışmada, bazı malzemeler çevredeki ortamdan daha sıcaksa, yaşayabileceklerine dikkat çekiyorlar. Kendiliğinden bükülme kuvveti.
Michigan Eyalet Üniversitesi'nde yardımcı doçent olan ve çalışmanın ilk yazarı olan JQI'de doktora sonrası araştırmacı olan Mohammad Maghrebi şunları söyledi: Sıcaklık ve ortamdaki farklılıklar nedeniyle malzeme tork hissedebilir ki bu çok sıra dışıdır. Bu etki deneylerde gözlenmemiştir ve topolojik yalıtkan (TI) adı verilen ince bir malzeme şeridinde görülmesi beklenmektedir.
Bu malzeme, akımın yüzeyde akmasına izin verir, ancak iç kısımdan geçmez.Bu durumda, araştırmacılar TI hakkında iki ek varsayım yaptılar: Biri, çevredeki ortamdan daha sıcak olmasıdır. Diğer bir neden, titanyumun yüzey elektronlarının davranışını etkileyecek bazı manyetik safsızlıklara sahip olmasıdır. Bu manyetik safsızlıklar elektronların kuantum özellikleriyle (spinleri) etkileşir Spin, elektronların temel özelliklerinin bir parçasıdır, tıpkı elektrik yükleri gibi. Parçacıkların doğasında olan açısal momentumunu - nesnelerin dönmeye devam etme eğilimini - tanımlar. Fotonlar ayrıca açısal momentum taşıyabilir. Elektronlar fiziksel olarak dönmese de, kesikli bloklar halinde de olsa açısal momentum kazanabilir ve kaybedebilirler.
Her elektronun yukarı ve aşağı iki spin değeri vardır ve manyetik safsızlıklar, bir elektronun enerjisinin diğerinden daha yüksek olmasını sağlar. Bu safsızlıkların varlığında elektronlar, uygun enerji ve açısal momentuma sahip fotonları yayarak veya emerek dönüşü yukarıdan aşağıya çevirebilir ve bunun tersi de geçerlidir. Maghrebi ve JQI araştırmacısı Jay Deep Sau, Alexey Gorshkov, bu titanyum radyasyonunun tıpkı saat yönünde bir tirbuşon gibi dönel bir açısal momentuma sahip olduğunu kanıtladı. Malzeme yetersiz açısal momentumla bırakıldığında, ters yönde (bu örnekte saat yönünün tersine) bir tork hissedecektir.
Elektronlar ve ışık arasında doğru etkileşimi oynadıkları için bu etkiyi keşfetmenin ideal yolu budur. Elektron spini ile hareketin momentumu arasında bağlantı kurmuştur ve bu hareket sayesinde maddedeki elektronlar ışığı emip yayabilir. Bu özel TI'nın yüzeyindeki bir elektron dönmeye başlarsa, dönüşü yukarıdan aşağıya doğru değiştirerek ve fotonlar yayarak enerji ve açısal momentumu serbest bırakabilir. Titanyum, çevresindeki ortamdan daha sıcak olduğu için, yukarıdan aşağıya çevrilme elektron frekansı, aşağıdan yukarıya dönme frekansından daha yüksektir. Bunun nedeni, ortam sıcaklığının düşük olması ve titanyumdan gelen radyasyonu değiştirecek enerji eksikliğidir.
Bu dengesizliğin sonucu, rastgele yayılan radyasyonla tahrik edilen ince bir torka sahip bir TI örneğidir ve gelecekteki deneyler bu etkiyi iki yoldan biriyle gözlemleyebilir. En olası yöntem dolaylıdır.Akım TI'dan geçer ve yayılan ışığı onu ısıtmak için toplar.Radyasyonun ortalama açısal momentumunu ölçerek, deneyler bu asimetriyi bulabilir ve yeni tahminin bir sonucunu doğrulayabilir. Daha doğrudan ve muhtemelen daha zor bir gözlem yöntemi, küçük dönüşler arayarak film üzerindeki torku gerçekte ölçmektir.
