자기장을 이용한 열흐름 제어

◈ 지난 수 십년 간 물리학자들에게 자기장이 링 모양의 전선에 흐르는 전류에 영향을 준다는 것은 잘 알려진 사실이다. 전자는 양자역학에서 파동처럼 기술될 수 있기 때문에 파가 분리되어 하나는 링의 한쪽으로 흐르고 나머지는 링의 반대 방향으로 흐른다. 두 개의 파동이 링의 끝에서 결합하여 보강 중첩되면 최대전류가 흐르고, 소멸 중첩되면 최소 전류가 흐르게 된다.

전자의 파동성과는 반대로 전자는 입자처럼 행동하는 입자적인 특성을 동시에 가지고 있는데, 전자의 입자적인 특성으로 인해 전자는 열에너지를 뜨거운 곳에서 차거운 곳으로 전달시킬 수 있다. 자기장이 전류의 흐름에 영향을 주는 것과 마찬가지로 열흐름에도 영향을 줄 수 있다는 것이 미국 일리노이주 에반스톤에 위치한 노스웨스턴 대학의 Zhigang Jiang와 Venkat Chandrasekar 교수에 의해 밝혀졌다.

즉, 자기장의 크기가 증가하게 되면 전선의 뜨거운 곳에서 차가운 곳으로 흐르는 열은 마치 전류가 Aharonov-Bohm 효과에서 증감하는 것처럼 반복해서 올라갔다 내려갔다 한다. 그러나 이 경우 전류는 흐르지 않는다. Chandrasekar 교수에 따르면, 기본적으로 전자는 한쪽 끝에서 다른 쪽으로 이동하면서 열을 버리고 다시 돌아오며, 순수한 전하흐름은 존재하지 않는다.

연구진은 이들의 이론을 검증하기 위한 초기 실험에서 이론적으로 예측된 열흐름 진동을 관측하는데 성공했다.(출처:한국과학기술정보연구원)

출처 : KISTI의 과학향기