Bí ẩn vật liệu "đóng băng" khi bị nung nóng

Khi đun nóng nguyên tố từ tính neodymium đến nhiệt độ thích hợp, một hiện tượng thú vị sẽ xảy ra, khiến mọi logic bị đảo lộn.

Trước đây, nếu chúng ta làm lạnh các vật liệu từ tính đến nhiệt độ thích hợp, các vòng quay của nguyên tử sẽ bị "đóng băng" và khóa chặt vị trí vào một mô hình tĩnh.


Một đồ chơi nam châm bằng neodymium. (Ảnh: Wikipedia).

Tuy nhiên giờ đây, các nhà vật lý đã vô tình phát hiện ra điều ngược lại khi họ đốt nóng một phần nguyên tố từ tính tự nhiên neodymium.

"Hành vi của các từ tính trong neodymium mà chúng tôi quan sát được thực sự trái ngược với những điều mà bình thường sẽ xảy ra", Alexander Khajetoorians - nhà vật lý tại Đại học Radboud (Hà Lan) cho biết. "Điều này khá phi thực tế, giống như nước lỏng trở thành một khối đá rắn khi nó nóng lên".

Điều này xảy ra trong một số vật liệu chẳng hạn như hợp kim của đồng và sắt, nơi các vòng quay của nguyên tử bố trí khá ngẫu nhiên. Trạng thái này được gọi là thủy tinh quay (spin glass).

Để thử nghiệm điều này, nhà vật lý Benjamin Verlhac ở Đại học Radboud cùng một nhóm các nhà khoa học đã tăng nhiệt độ của neodymium từ -268 độ C lên -265 độ C. Kết quả là trạng thái đóng băng thực sự đã xảy ra, với hình thức giống như khi ta làm lạnh một hệ thủy tinh quay khác.

Đáng chú ý, khi các nhà khoa học thử làm nguội neodymium trở lại, các vòng quay nguyên tử một lần nữa rơi vào tình trạng hỗn loạn.


Hiện tượng kỳ lạ xảy ra khi đốt nóng vật liệu neodymium, với hình thức giống như khi "đóng băng" các vật liệu từ tính khác.

Hiện vẫn chưa rõ lý do tại sao điều này lại xảy ra, vì rất hiếm khi một vật liệu tự nhiên hoạt động theo một cách trái ngược hoàn toàn với tất cả các vật liệu khác cùng loại.

Các nhà khoa học tin rằng nó có thể liên quan đến một hiện tượng vật lý, được gọi với thuật ngữ "Geometrical frustration" (tạm dịch: "Thất vọng hình học") - dùng để chỉ các nguyên tử có xu hướng dính vào những vị trí bất thường. Nó thường xảy ra khi vật liệu không thể đạt được mô hình trật tự, dẫn đến trạng thái cơ bản bị rối loạn.

Các nhà nghiên cứu cũng phỏng đoán, có thể neodymium có những mối tương quan nhất định trong các trạng thái của nó phụ thuộc vào nhiệt độ. Theo đó, việc tăng hay giảm nhiệt độ sẽ làm suy yếu liên kết, gây ra hiện tượng rối loạn nêu trên.

Các nhà nghiên cứu cũng lưu ý rằng điều này mang đến ý nghĩa vượt xa góc độ vật lý học, khi có thể giúp nhân loại tìm ra những trật tự mới đằng sau mỗi vật chất. "Nếu chúng ta có thể mô hình hóa cách thức mà các vật liệu này hoạt động, thì có thể sẽ tìm ra ngoại suy cho hành vi của nhiều loại vật liệu khác", nhà vật lý Alexander Khajetoorians lý giải.

TIN CŨ HƠN
Kim Tự Tháp - Công trình kiến trúc bí ẩn nhất của loài người

Kim Tự Tháp - Công trình kiến trúc bí ẩn nhất của loài người

Nếu như phải chọn ra một công trình kiến trúc vĩ đại nhất, bí ẩn nhất của con người, chắc chắn Kim Tự Tháp sẽ là một ứng viên cực kỳ sáng giá.

Đăng ngày: 06/11/2025
Sự thật về quỷ hút máu Chupacabra

Sự thật về quỷ hút máu Chupacabra

Quỷ hút máu dê (và gia súc nói chung) mà cái tên xuất phát từ tiếng Tây Ban Nha là Chupacabra, từ lâu là một con vật trong huyền thoại, nhưng ít lâu nay lại rộ lên ở một số nước. Đó là một quái thú có thực hay chỉ là sản phẩm hoang tưởng do bị ám ảnh bới một bộ phim kinh dị chiếu vào giữa những năm 1990?

Đăng ngày: 05/11/2025
Ma có thật hay không?

Ma có thật hay không?

Ma quỷ có thực sự tồn tại? Đây là một trong những câu hỏi bí ẩn gây nhiều tranh cãi nhất trong lịch sử loài người.

Đăng ngày: 04/11/2025
Điểm lại những vụ mất tích khó hiểu nhất chưa có lời giải

Điểm lại những vụ mất tích khó hiểu nhất chưa có lời giải

Những vụ mất tích làm đau đầu giới phân tích và tới nay vẫn chưa có lời giải đáp.

Đăng ngày: 04/11/2025
Cô gái hồi sinh sau một đêm bị đóng băng khiến y học không thể lý giải

Cô gái hồi sinh sau một đêm bị đóng băng khiến y học không thể lý giải

Jean Hilliard lúc đó chỉ đi giày tây, khoác một chiếc áo khoác và đeo găng tay. Quần áo không đủ ấm nên Jean ngã gục xuống đường khoảng vài mét trước cửa nhà người bạn.

Đăng ngày: 31/10/2025
Triều Tiên và những chuyện lạ đến khó tin nhưng có thật!

Triều Tiên và những chuyện lạ đến khó tin nhưng có thật!

Vào năm 1962, một lính Mỹ chạy tới biên giới Triều Tiên nhưng đã bị quân đội nước này bắt và cuối cùng phải sống ở Triều Tiên trong quãng đời còn lại mà không thể trở về nước.

Đăng ngày: 28/10/2025
Khám phá thế giới bùa ngải thời cổ đại

Khám phá thế giới bùa ngải thời cổ đại

Nhiều thầy pháp sư vì lợi ích cá nhân thường luyện những loại bùa ngải hại người: ngải yêu, mê tâm ngải... Những người bị trúng ngải tâm thần mê man, mất ăn, mất ngủ.

Đăng ngày: 25/10/2025
Khoa Học News