意大利比薩的NEST納米科學(xué)研究所日前在最新研究中發(fā)現(xiàn)，磁場(chǎng)能控制個(gè)體間熱流傳遞的方向，使熱量可能從較冷個(gè)體傳遞到較熱個(gè)體。

早在1962年，物理學(xué)家布萊恩·約瑟夫森曾預(yù)測(cè)，電子可以在兩個(gè)被一層薄絕緣體分開(kāi)的超導(dǎo)體之間“打開(kāi)通道”，這一過(guò)程在傳統(tǒng)物理學(xué)中是不允許的。約瑟夫森隨后制作了超導(dǎo)量子干涉器件（SQUIDs），SQUIDs包括兩個(gè)Y形的超導(dǎo)體，連接形成回路，還有兩個(gè)絕緣薄片夾在中間。

該研究所的弗朗西斯科·賈佐托和瑪麗亞·何塞·馬丁內(nèi)斯·佩雷斯測(cè)量了SQUIDs器件的熱特性，即里面的電子如何進(jìn)行熱傳遞。他們對(duì)SQUIDs器件的一端進(jìn)行了加熱，并測(cè)量了與之相連的電極溫度。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，當(dāng)他們改變穿過(guò)回路的磁場(chǎng)時(shí)，流過(guò)SQUIDs器件的熱量也會(huì)跟著變化。

該發(fā)現(xiàn)在一定程度上顛覆了熱傳遞，使熱量可能從較冷個(gè)體傳遞到較熱個(gè)體。這顯然違反熱力學(xué)第二定律——熱量永遠(yuǎn)從較熱個(gè)體傳遞到較冷個(gè)體。但賈佐托認(rèn)為，上述過(guò)程其實(shí)完全合理，因?yàn)橹挥胁糠譄崃靼l(fā)生相位變化。如果僅考慮單電子熱傳遞，凈流仍然是從熱端到冷端。這種熱流的變換可以依據(jù)該超導(dǎo)體的“相位”來(lái)解釋，波函數(shù)波峰和波谷的位置描述了SQUIDs器件回路中的超導(dǎo)電子對(duì)。最大熱流發(fā)生在當(dāng)回路一半的波峰與另一半的波峰相遇時(shí)，反之，當(dāng)波峰與波谷相遇，熱流處于最小值。磁場(chǎng)使這些相位相互轉(zhuǎn)換，從而改變熱流。