研究发现热辐射和声波也有磁性

一些研究已经证明，热在石墨中以波的形式传播，而在其他三维介质中，它通过加速原子运动来传播。在三维介质中，这些振动原子的集体状态被称为声子。

俄亥俄州立大学(OSU)的研究人员首次发现，化学声子可以控制热辐射和声波。另一方面，热辐射和声波是磁性的，所以热辐射和声波可以被磁场控制。

(#固体通常包含两种原子，这两种分布是声学声子/声学声子和光学声子/光学声子。声学声子描述原子相对于原子晶格的运动，并且原子在结构元素中的相对位置是恒定的。当光学声子移动时，它们被交换到彼此的晶格中。)

这一发现发表在《自然材料》杂志上。俄亥俄州立大学的研究人员约瑟夫·赫里曼斯和他的团队用医用磁共振成像设备产生的磁场来处理半导体，将通过半导体的热辐射减少了大约12%。这一现象表明声学声子——热辐射和声波的基本粒子——是磁性的。

“这为我们研究声波打开了一个新的层面，”约瑟夫·赫里曼斯说。“我们已经证明了热辐射可以被磁场控制。如果磁场足够强，我们就能控制声波！”

人们可能不知道热辐射和声波之间是什么关系，它们和磁场之间是什么关系？然而，在量子力学中，两者都可以用能量来描述。因此，如果一个可以被磁场控制，另一个也可以被控制。

从本质上说，热是原子的运动，介质中的热传递也是通过原子在不同介质中的运动来实现的。原子运动越强烈，介质的热量越高；原子的运动影响周围原子的运动，热量被传递。

声波也通过原子振动传播。当我们说话时，声带压缩空气，引起振动，传递到彼此的耳朵。耳朵接收振动并获得声音。

声子与光子相似，研究人员将它们视为表亲:光子是轻粒子；声子是热和声音的粒子。自从爱因斯坦发现光电效应以来，光子研究已经持续了100多年。声子受到的关注较少，所以人们不像光子那样熟悉声子、热和声波之间的关系。

研究表明声子具有磁性。同时，研究人员认为这种属性在任何固体中都是普遍存在的。这一发现的意义在于，任何材料，如玻璃、石头和塑料，以前都被认为是非磁性的，不能被磁场控制。这并不是说它没有磁性，而是因为没有足够的磁场对它们产生影响。此外，在一些金属中，由于大部分热量由电子携带，声子携带的热量被忽略，这些金属也被认为是非磁性的。

这也从侧面说明了观察实验的设计难度。为了测量极低温度下的热变化，他们使用锑化铟半导*作了一个不对称音叉，两臂分别宽1毫米和4毫米。加热是通过音叉的底部进行的。

由于半导体在低温下的奇特性质(超导性)，传热能力通常只取决于介质的原子类型。此外，横截面越大，原子越多，传热越快，所以音叉臂越宽，传热越多。这很容易解释，就像宽阔道路上的交通流量更大一样。

通过比较有磁场和无磁场两个叉臂的温度变化，可以得到上述结论。试验表明，加入磁场后，宽叉臂的热量减少了约12%。

目前，研究人员正在量化磁场和热损失之间的关系，并希望在未来的实验中使用磁场来干扰声波。