Fizycy kwestionują przyczyny występowania efektu Halla w płaskiej konfiguracji gradientu temperatury i pola magnetycznego. Wcześniej uważano, że zjawisko to jest spowodowane chiralnymi magnonami lub fermionami Majora, jednak grupa naukowców potwierdziła eksperymentalnie, że przyczyną jest rozpraszanie fononów termicznych na lokalnych naruszeniach symetrii w monokryształach. Artykuł opublikowano w czasopiśmie Physical Review X.
Gdy fizycy umieszczą przewodnik w poprzecznym polu magnetycznym i przepuszczą przez niego prąd prostopadle do pola, na krawędziach próbki powstanie różnica potencjałów i uzyskamy klasyczny efekt Halla. Jeżeli w próbce wytworzy się gradient termiczny skierowany prostopadle do strumienia magnetycznego, to można zarejestrować występowanie prądu elektrycznego w materiale — jest to już efekt Halla termicznego. Wydawałoby się, że prostopadłość płaszczyzny, w której strumień ciepła rozprzestrzenia się, do pola magnetycznego jest warunkiem koniecznym, ale niedawno naukowcy odkryli efekt Halla w konfiguracji płaskiej, co oznacza, że zarówno strumień ciepła, jak i strumień magnetyczny są skierowane w tej samej płaszczyźnie.
Można by przypuszczać, że przyczyną takiego zachowania próbek powinny być wzbudzenia termiczne sieci krystalicznej - fonony, jednak fizycy za winowajców takiej anomalii uważają zwykle magnony chiralne lub fermiony Majora. Wszystko dlatego, że w badanych układach nie mogą występować fonony termiczne ze względu na wysoką symetrię struktury krystalicznej.
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 stwierdził wyraźny wpływ fononów termicznych w kryształach na wynik, przy całkowitym braku takiego efektu w magnonach.
Jako próbki doświadczalne fizycy wykorzystali bardzo cienkie (o grubości od 37 do 168 mikrometrów) monokryształy nadprzewodzących kubratów YBa2Cu3Oy, Nd2-xCexCuO4 i La2-y-xEuySrxCuO4. Aby zmierzyć przewodność cieplną efektu Halla, naukowcy otrzymali prąd cieplny wzdłuż dłuższego boku kryształów, a pole magnetyczne zostało ustawione najpierw prostopadle, a następnie równolegle do prądu, w celu porównania wartości zwykłego efektu Halla i płaskiego efektu cieplnego. Naukowcy wytworzyli gradient temperatury wzdłuż próbki za pomocą grzałki rezystancyjnej podłączonej do jednego z końców monokryształu, a do przeciwległego końca przymocowano radiator wykonany z żywicy pokrytej srebrem.
Wyniki pomiarów przy przyłożonym płaskim polu magnetycznym wykazały, że elektrony nie przyczyniły się w żaden sposób do efektu Halla, ponieważ nie działała na nie siła Lorentza, co jest zupełnie oczekiwane w przypadku takiej konfiguracji, a magnony nie wywołały obserwowanego zjawiska, ponieważ były uwięzione wewnątrz płaszczyzn CuO2. Naukowcy zmienili również stężenie fononów w eksperymencie poprzez stopowanie próbek (wprowadzenie do materiału zanieczyszczeń o ładunku dodatnim lub ujemnym), a zależność temperatury w próbkach wykazała podobieństwo do teoretycznych przewidywań dotyczących fononów termicznych w monokryształach.
Fizycy wyjaśnili sprzeczność z hipotezą, według której w tego typu strukturach nie mogą powstawać fonony termiczne ze względu na wysoką symetrię kryształu, tym, że badane próbki zawierały różne zanieczyszczenia, defekty i domeny antyferromagnetyczne, na których były rozproszone fonony. Autorzy artykułu zakwestionowali zatem teorię, że za planarny termiczny efekt Halla odpowiadają chiralne magnony lub fermiony Majora.
Istnieje wiele odmian efektu Halla, a z tym zjawiskiem wiąże się jeszcze więcej sprzeczności i paradoksów. Na przykład pisaliśmy wcześniej, w jaki sposób fluktuacje próżni zaburzają mechanizm kwantowego efektu Halla.