Sunetul este propagat în spațiu prin oscilații periodice ale atomilor din gaze, lichide și solide. Cu peste un secol în urmă, fizicienii au descoperit că și căldura este doar energie stocată în vibrațiile atomilor, de unde au dedus o corelare între cele două. Acum, ei au demonstrat experimental pentru prima oară că aceste vibrații atomice au și proprietăți magnetice.
Fizicienii au denumit „fononi” acele particule atomice pe care undele sonore le fac să vibreze. Având atât proprietăți de undă, cât și de particulă, fononii pot transporta atât sunet, cât și căldură. Așadar, proprietățile mecanice, acustice și termice ale undelor sonore au fost de mult timp stabilite. Totuși, până acum nimeni nu și-a imaginat că ele ar putea avea și proprietăți magnetice.
Fizicienii au derulat recent un experiment prin care au demonstrat că undele sonore interacționează cu câmpurile magnetice externe. Experimentul a avut loc pe un cristal semiconductor foarte pur, antimoniură de indiu (InSb), care a fost tăiat în două secțiuni inegale, răcite apoi până la aproximativ -265C. La această temperatură, fononii se comportă asemenea unor particule individuale, similar alergătorilor de pe o pistă, cărând fiecare câte o „găleată” cu căldură.
Atunci când fizicienii aplicau secțiunilor un câmp magnetic, numărul de coliziuni dintre particule tindea să crească, totodată încetintind particulele și ridicându-le temperatura cu 12%. Mișcarea orbitală a electronilor acestor atomi emitea un câmp magnetic intrinsec foarte redus care interacționa cu câmpul aplicat din exterior – un efect denumit „diamagnetism”, proprietate prezentă chiar și în substanțe pe care nu le considerăm, în mod tradițional, magnetice: sticlă, piatră, plastic.
În acest punct, fizicienii au descoperit un nou concept, unul pe care inginerii l-ar putea folosi pentru a controla magnetic undele sonore și căldura. Sunetul poate fi deja direcționat eficient cu ajutorul unor surse sonore multimple (imagistica prin ultrasunete), dar conducția controlată a căldurii este mult mai dificilă.
Convertirea căldurii în putere electrică sau mecanică, așa cum se întâmplă în cazul motoarelor și al centralelor electrice, furnizează peste 90% din energia folosită de umanitate. Prin urmare, capacitatea de a controla conducția de căldură după voie ar avea un impact enorm asupra producției de enegie. Desigur, cândva în viitor.
Surse foto: www.shutterstock.com; Kevin Fitzsimons, The Ohio State University; Renee Ripley, The Ohio State University
