Fizycy kwestionowali powody, dla których termiczny efekt Halla występuje w płaskiej konfiguracji gradientu temperatury i pola magnetycznego. Wcześniej uważano, że zjawisko to występuje z powodu chiralnych magnonów lub fermionów Majora, jednak grupa naukowców eksperymentalnie potwierdziła, że zjawisko to występuje z powodu rozpraszania termicznych fononów na lokalnych naruszeniach symetrii w monokryształach. Artykuł został opublikowany w Physical Review X.
Gdy fizycy umieszczają przewodnik w poprzecznym polu magnetycznym i przepuszczają przez niego prąd prostopadle do pola, na krawędziach próbki powstaje różnica potencjałów i uzyskuje się klasyczny efekt Halla. Jeśli w próbce utworzy się gradient cieplny, który jest skierowany prostopadle do strumienia magnetycznego, to można zarejestrować występowanie prądu elektrycznego w materiale — jest to już termiczny (cieplny) efekt Halla. Wydawałoby się, że prostopadłość płaszczyzny, w której strumień ciepła rozprzestrzenia się do pola magnetycznego, jest warunkiem obowiązkowym, ale nie tak dawno naukowcy odkryli termiczny efekt Halla w konfiguracji planarnej, to znaczy zarówno ciepło, jak i strumień magnetyczny były skierowane w tej samej płaszczyźnie.
Logiczne jest założenie, że przyczyną takiego zachowania próbek powinny być wzbudzenia termiczne sieci krystalicznej - fonony, ale fizycy zazwyczaj nazywają chiralne magnony lub fermiony Majorana winowajcami takiej anomalii. Wszystko dlatego, że fonony termiczne nie mogą pojawić się w badanych układach 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.
Fizycy wykorzystali bardzo cienkie (grubość od 37 do 168 mikrometrów) monokryształy nadprzewodzących kubratów YBa2Cu3Oy, Nd2-xCexCuO4 i La2-y-xEuySrxCuO4 jako próbki eksperymentalne. Aby zmierzyć przewodnictwo cieplne Halla, naukowcy otrzymali prąd cieplny wzdłuż dłuższego boku kryształów, a pole magnetyczne umieszczono najpierw prostopadle, a następnie równolegle do prądu, aby porównać wartości dla zwykłego efektu cieplnego Halla i płaskiego efektu cieplnego. Naukowcy zapewnili gradient cieplny wzdłuż próbki za pomocą rezystancyjnego grzejnika podłączonego do jednego końca monokryształu, a radiator wykonany z posrebrzanej żywicy został przymocowany do przeciwległego końca.
Wyniki pomiarów z przyłożonym płaskim polem magnetycznym wykazały, że elektrony nie wniosły żadnego wkładu do efektu Halla, ponieważ nie były dotknięte siłą Lorentza, co jest całkiem oczekiwane w przypadku takiej konfiguracji, a magnony nie spowodowały obserwowanego zjawiska, ponieważ zostały uwięzione wewnątrz płaszczyzn CuO2. Naukowcy zmienili również stężenie fononów w eksperymencie poprzez stopowanie próbek (wprowadzanie do materiału zanieczyszczeń o ładunku dodatnim lub ujemnym), podczas gdy zależność temperaturowa w próbkach wykazała podobieństwo do teoretycznych przewidywań dla 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 kryształu, tym, że w badanych próbkach pojawiły się różne zanieczyszczenia, defekty i domeny antyferromagnetyczne, na których rozproszone były fonony. Autorzy pracy zakwestionowali więc teorię, że za planarny termiczny efekt Halla odpowiadają chiralne magnony lub fermiony Majorana.
Istnieje wiele odmian efektu Halla, a jeszcze więcej sprzeczności i paradoksów jest związanych z tym zjawiskiem. Na przykład pisaliśmy wcześniej, jak fluktuacje próżni zaburzyły mechanizm kwantowego efektu Halla.