Les matériaux extrêmement chauds montrent leur température en faisant la torsion.
Une nouvelle étude suggère que certains matériaux se comportent bizarrement lorsqu'ils sont beaucoup plus chauds que leur environnement. Poussés par le nez plongeant, tournant des électrons, ils se tordent comme des tire-bouchons.
Mais ces résultats sont théoriques et doivent encore être prouvés expérimentalement, a déclaré l'auteur principal de l'étude Mohammad Maghrebi, professeur adjoint à la Michigan State University. Maghrebi et ses recherches ont commencé par une question simple: que se passerait-il si vous poussiez un matériau en déséquilibre avec son environnement?
Les objets rayonnent constamment des photons ou des particules de lumière. Lorsqu'ils sont en équilibre, dans les mêmes conditions, telles que la température, que leur environnement, les objets éjectent des photons au même rythme auquel ils absorbent les autres.
C'est "le genre de science que nous connaissons le mieux", a déclaré Maghrebi. Mais lorsque la température à l'extérieur d'un objet est inférieure à la température de cet objet, la chose est déséquilibrée, puis «des choses intéressantes peuvent se produire».
Pour certains types de matériaux, le réchauffement ou le refroidissement de l'environnement conduit les objets à rayonner non seulement de l'énergie sous forme de photons, mais aussi ce qu'on appelle le moment angulaire - ou la tendance d'un objet en rotation à continuer de tourner, a déclaré Maghrebi.
Bien que les photons ne tournent pas réellement, ils ont une propriété appelée "spin", a déclaré Maghrebi. Ce spin peut être décrit comme +1 ou -1. Les objets chauds qui sont déséquilibrés rayonnent des photons avec principalement le même spin (presque tous +1 ou presque tous -1). Cette synchronisation des photons tire tout le matériau dans l'objet dans la même direction, conduisant à ce couple ou mouvement de torsion.
Cependant, les scientifiques savaient qu'être plus chaud que l'environnement ne serait pas suffisant pour synchroniser les spins des photons et provoquer une telle torsion.
Ils ont donc concentré leur théorie sur un type spécial de matériau appelé isolant topologique, qui a un courant électrique, ou des électrons circulant à sa surface. Ce matériau est plus chaud que son environnement, mais il contient également des "impuretés magnétiques".
Ces impuretés influencent les électrons à la surface de sorte qu'elles préfèrent un spin (les électrons ont également un spin) à l'autre. Les particules transfèrent ensuite leur spin préféré aux photons qui sont libérés et le matériau se tord, a-t-il déclaré.
En principe, vous auriez un effet similaire pour n'importe quel matériau tant que vous lui appliquez un champ magnétique, a déclaré Maghrebi. Mais dans la plupart des autres matériaux, ce domaine devrait être "vraiment, vraiment, vraiment énorme, et ce n'est pas vraiment possible".
Maghrebi a déclaré qu'il espérait que d'autres équipes testeraient ces prédictions théoriques à l'aide d'expériences. Quant à savoir s'il s'agit simplement d'une découverte physique intéressante ou de quelque chose qui pourrait avoir une sorte d'application, cela n'est pas clair.
"En fait, je ne sais pas s'il pourrait y avoir une application intéressante", a déclaré Maghrebi. Mais cela «ressemble au genre de chose qui pourrait avoir certaines applications».
Les résultats ont été publiés le 1er août dans la revue Physical Review Letters.
Note de l'éditeur: Cet article a été mis à jour pour préciser que tout futur travail expérimental serait mené par d'autres équipes, et non par Maghrebi et son équipe qui sont tous des physiciens théoriciens.
