科研突破:热与声音具磁性 可用磁场控制

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【大纪元2015年03月26日讯】(大纪元记者陈俊村编译报导)美国俄亥俄州立大学(Ohio State University)的一项研究揭示,能同时携带热与声音的声频声子(acoustic phonon)具有磁性,可藉由磁场加以控制。这是科学家首次证实声频声子具有这种属性,大幅改变他们先前对声波的认知。

在这项研究中,该校机械工程教授贺尔曼斯(Joseph Heremans)的团队利用一个磁场对一个半导体进行处理,使通过该半导体的热能降低了12%左右。这个磁场的规模相当于一个医用核磁共振成像(MRI)设备的大小。

这是科学家首次证明声频声子具有磁性,使其对声波有更进一步的了解。

贺尔曼斯说:“我们已经证明,我们能利用磁场控制热辐射,如果磁场足够强大,我们也应该能操控声波。”

在量子力学中,热辐射与声波这两者都能以能量形式来描述。因此,如果磁场能控制其中一个,也同样能控制另一个。

贺尔曼斯解释说,热是原子的振动,透过振动在介质中传递。介质的温度越高,原子振动得越快。而声波也是依靠原子振动而传播,当人们说话时,声带会压缩空气使其振动,并将声波传播到对方的耳中,使其听到声音。

声子(Phonon)与光子(photon)近似,被研究人员视为表兄弟。光子是光的粒子;而声子是热和声音的粒子。科学家研究光子已经有100年的历史,但较少关注声子,所以人们对于声子的了解,没有像其具有的热和声波这两种属性那么多。而这项研究则显示,声子也具有磁性这种属性。

研究人员相信,任何固态物质都具有这些属性。因此,尽管玻璃、石头之类的物体在传统上不被视为具有磁性,但如果人们使用强大的磁场,或能控制这些非磁性物体的热量。而金属之类的磁性物体因为可以透过电子传导大部分的热量,其声子所能携带的热量就可以忽略。

责任编辑:苏漾

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