Fizycy kwestionowali przyczyny występowania termicznego efektu Halla w płaskiej konfiguracji gradientu temperatury i pola magnetycznego. Wcześniej uważano, że zjawisko to jest spowodowane przez chiralne magnony lub fermiony Majora. Jednak grupa naukowców eksperymentalnie potwierdziła, że zjawisko to jest spowodowane rozpraszaniem fononów termicznych 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 powstanie gradient termiczny skierowany prostopadle do strumienia magnetycznego, możliwe jest zarejestrowanie przepływu prądu elektrycznego w materiale — jest to już termiczny efekt Halla. Wydawałoby się, że prostopadłość płaszczyzny, w której strumień ciepła rozchodzi się do pola magnetycznego, jest warunkiem koniecznym, ale nie tak dawno naukowcy odkryli termiczny efekt Halla w konfiguracji płaskiej, 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, jednak fizycy zazwyczaj za winowajców takiej anomalii uważają chiralne magnony lub fermiony Majora. Wszystko dlatego, że fonony termiczne nie mogą występować w badanych układach ze względu na wysoką symetrię struktury krystalicznej.
Lu Chen z Uniwersytetu 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 (o grubości 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 zostało ustawione najpierw prostopadle, a następnie równolegle do prądu, aby porównać wartości typowego efektu cieplnego Halla i płaskiego efektu cieplnego. Naukowcy zapewnili gradient cieplny wzdłuż próbki za pomocą grzałki rezystancyjnej podłączonej do jednego z końców monokryształu, a radiator wykonany z posrebrzanej żywicy został przymocowany do przeciwległego końca.
Wyniki pomiarów z przyłożonym płaskim polem magnetycznym wykazały, że elektrony nie przyczyniały się do efektu Halla, ponieważ nie oddziaływała na nie siła Lorentza, co jest całkiem oczekiwane w przypadku takiej konfiguracji, a magnony nie powodowały obserwowanego zjawiska, ponieważ były 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, faktem, że badane próbki zawierały różnorodne zanieczyszczenia, defekty i domeny antyferromagnetyczne, na których rozproszone były fonony. Autorzy pracy 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 już wcześniej o tym, jak fluktuacje próżni zaburzają mechanizm kwantowego efektu Halla.
