Fizycy kwestionowali przyczyny występowania termicznego efektu Halla w płaskiej konfiguracji gradientu temperatury i pola magnetycznego. Wcześniej sądzono, że zjawisko to zachodzi za sprawą chiralnych magnonów lub fermionów Majorana, jednakże grupa naukowców potwierdziła eksperymentalnie, że zjawisko to zachodzi na skutek rozpraszania fononów termicznych na lokalnych naruszeniach symetrii w monokryształach. Artykuł ukazał się w „Physical Review X”.
Kiedy fizycy umieszczają przewodnik w poprzecznym polu magnetycznym i przepuszczają przez niego prąd prostopadle do pola, na krawędziach próbki pojawia się różnica potencjałów i uzyskuje się klasyczny efekt Halla. Jeśli utworzysz w próbce gradient termiczny skierowany prostopadle do strumienia magnetycznego, wówczas możesz zarejestrować występowanie prądu elektrycznego w materiale - jest to już termiczny (termiczny) efekt Halla. Wydawałoby się, że prostopadłość płaszczyzny, w której strumień ciepła rozprzestrzenia się na pole magnetyczne, jest warunkiem obowiązkowym, jednak nie tak dawno temu naukowcy odkryli termiczny efekt Halla w konfiguracji planarnej, czyli zarówno ciepło, jak i strumień magnetyczny skierowane w tę samą płaszczyznę.
Logiczne jest założenie, że przyczyną takiego zachowania próbek powinny być termiczne wzbudzenia sieci krystalicznej - fonony, ale fizycy zwykle nazywają chiralnymi magnonami lub fermionami Majorana sprawcami takiej anomalii. Wszystko dlatego, że w badanych układach fonony termiczne nie mogą pojawiać się ze względu na dużą symetrię struktury kryształu.
Lu Chen z Uniwersytetu w Sherbrooke wraz z kolegami z Niemiec, Kanady, Francji, USA i Japonii zmierzył termiczny efekt Halla w trzech płaskich próbkach i odkrył zauważalny udział w wyniku fononów termicznych w kryształach przy całkowitym braku takich fononów magnony.
Jako próbki doświadczalne fizycy wykorzystali bardzo cienkie (o grubości od 37 do 168 mikrometrów) monokryształy nadprzewodzących miedzianów YBa2Cu3Oy, Nd2-xCexCuO4 i La2-y-xEuySrxCuO4. Aby zmierzyć przewodność cieplną Halla, naukowcy otrzymali prąd cieplny wzdłuż długiego boku kryształów, a pole magnetyczne umieszczono najpierw prostopadle, a następnie równolegle do prądu, aby porównać wartości dla zwykłego Halla cieplnego efekt cieplny i planarny efekt termiczny. Naukowcy zapewnili gradient termiczny wzdłuż próbki za pomocą grzejnika rezystancyjnego podłączonego do jednego końca monokryształu, a do przeciwnego końca przymocowano radiator wykonany z posrebrzanej żywicy.
Wyniki pomiarów przyłożonym planarnie polem magnetycznym wykazały, że elektrony nie miały żadnego wpływu na efekt Halla, gdyż nie działała na nie siła Lorentza, co jest całkiem spodziewane dla takiej konfiguracji, a magnony nie powodowały obserwowanego efektu zjawisko, ponieważ zostały uwięzione w płaszczyznach CuO2. W eksperymencie naukowcy zmienili także stężenie fononów, dodając stopy do próbek (wprowadzając do materiału dodatnio lub ujemnie naładowane zanieczyszczenia), natomiast zależność temperaturowa próbek wykazała podobieństwo z teoretycznymi przewidywaniami dotyczącymi fononów termicznych w monokryształach.
Fizycy wyjaśnili sprzeczność z hipotezą, zgodnie z którą fonony termiczne nie mogą powstawać w takich strukturach ze względu na wysoką symetrię kryształów, faktem, że w badanych próbkach pojawiały się różne domieszki, defekty i domeny antyferromagnetyczne, na których rozproszone były fonony. Tym samym autorzy artykułu zakwestionowali teorię mówiącą, że za planarny termiczny efekt Halla odpowiadają chiralne magnony lub fermiony Majora.
Istnieje wiele odmian efektu Halla, a sprzeczności i paradoksów związanych z tym zjawiskiem jest jeszcze więcej. Na przykład pisaliśmy wcześniej, jak fluktuacje próżni zaburzają mechanizm kwantowego efektu Halla.