Extremt heta material visar upp sin temperatur genom att göra vridningen.
En ny studie tyder på att vissa material uppför sig konstigt när de är mycket varmare än omgivningen. Drivet av nätdykning, snurrande elektroner vrider de sig upp som korkskruvar.
Men dessa fynd är teoretiska och har ännu inte bevisats experimentellt, säger författaren till huvudstudien Mohammad Maghrebi, biträdande professor vid Michigan State University. Maghrebi och teamets forskning började med en enkel fråga: Vad skulle hända om du skjuter ut ett material ur jämvikt med dess miljö?
Objekt utstrålar ständigt fotoner eller ljuspartiklar. När de är i jämvikt, vid samma förhållanden, som temperatur, som deras miljö, matar objekt ut fotoner i samma takt som de absorberar andra tillbaka.
Detta är "den typ av vetenskap som vi är mest bekanta med," sa Maghrebi. Men när temperaturen utanför ett föremål är lägre än temperaturen på objektet, kastas saken ut ur jämvikt, och då kan "intressanta saker hända."
För vissa typer av material leder uppvärmning eller nedkylning av miljön föremålen att inte bara stråla energi i form av fotoner, utan också vad som kallas vinkelmoment - eller en roterande objekts tendens att fortsätta rotera, sade Maghrebi.
Även om fotoner faktiskt inte roterar, har de en egenskap som kallas "snurr", sa Maghrebi. Denna snurr kan beskrivas som antingen +1 eller -1. Heta föremål som kastas ut från jämvikt utstrålar fotoner med mestadels samma snurr (nästan alla +1 eller nästan alla -1). Denna synkroni av fotoner drar allt material i objektet i samma riktning, vilket leder till detta vridmoment eller vridningsrörelse.
Forskarna visste dock att det bara skulle vara tillräckligt för att synka upp fotonernas snurr och orsaka en sådan vridning bara om det var varmare än omgivningen.
Så de fokuserade sin teori på en speciell typ av material som kallas en topologisk isolator, som har en elektrisk ström eller elektroner som flödar på ytan. Detta material är varmare än miljön, men det har också "magnetiska föroreningar."
Dessa föroreningar påverkar elektronerna på ytan så att de föredrar en snurr (elektroner har också snurr) framför den andra. Partiklarna överför sedan sin föredragna snurr till fotonerna som släpps, och materialet vrids, sade han.
I princip skulle du ha en liknande effekt för alla material så länge du applicerar ett magnetfält på det, sa Maghrebi. Men i de flesta andra material måste det här fältet vara "riktigt, riktigt, riktigt enormt, och det är inte riktigt möjligt."
Maghrebi sa att han hoppas att andra lag kommer att testa dessa teoretiska förutsägelser med hjälp av experiment. Huruvida detta bara är en cool fysikfynd eller något som kan ha någon form av tillämpning, är det oklart.
"Jag vet faktiskt inte om det kan finnas någon cool applikation," sa Maghrebi. Men det "känns som den typ av sak som kan ha vissa applikationer."
Resultaten publicerades 1 augusti i tidskriften Physical Review Letters.
Redaktörens anmärkning: Denna artikel uppdaterades för att klargöra att allt framtida experimentellt arbete skulle utföras av andra team, inte av Maghrebi och hans team som alla är teoretiska fysiker.
