Satu pasukan penyelidik yang diketuai oleh Universiti Massachusetts Amherst baru-baru ini telah menemui pengecualian kepada undang-undang berusia 200 tahun, yang dikenali sebagai Undang-undang Fourier, yang mengawal cara haba meresap melalui bahan pepejal.
Walaupun saintis telah menunjukkan sebelum ini bahawa terdapat pengecualian kepada undang-undang pada skala nano, penyelidikan yang diterbitkan dalam Prosiding National Academy of Sciences, ialah yang pertama menunjukkan bahawa undang-undang tidak selalunya berlaku pada skala makro, dan sinaran elektromagnet tulen juga berfungsi dalam beberapa bahan biasa seperti plastik dan cermin mata.
"Penyelidikan ini bermula dengan soalan mudah," kata Steve Granick, Robert K. Barrett Profesor Sains Polimer dan Kejuruteraan di UMass Amherst dan pengarang kanan kertas itu. "Bagaimana jika haba boleh dihantar melalui laluan lain, bukan hanya yang diandaikan oleh orang ramai?"
Haba sinaran ialah haba yang kita rasai daripada matahari; gelombang elektromagnetnya menghangatkan kulit kita apabila matahari bersinar. Penyebaran, sebaliknya, ialah bagaimana cawan teh anda akan memanaskan tangan anda selepas anda menuangkan sendiri secawan segar. Selama 200 tahun, saintis percaya bahawa resapan menerangkan bagaimana haba bergerak melalui pepejal. "Tetapi kadang-kadang," kata Granick, "kreativiti memerlukan anda meletakkan buku teks itu untuk seketika."
Granick, Shankar Ghosh dari Institut Tata untuk Penyelidikan Fundamental dan pengarang utama Kaikai Zheng, felo penyelidik kanan di UMass Amherst, mengandaikan bahawa pengecualian kepada Undang-undang Fourier mungkin ditemui dalam polimer lut sinar dan gelas bukan organik. Haba meresap melalui kedua-dua bahan, tetapi pasukan membuat hipotesis bahawa lut sinar mereka juga mungkin membenarkan tenaga memancar melalui bahan juga.
Untuk menguji hipotesis, mereka meletakkan sampel bahan di dalam ruang vakum, yang akan menghilangkan udara yang bertanggungjawab untuk pengagihan haba secara perolakan. Mereka kemudian mencipta denyutan haba dalam satu sampel dengan menggunakan laser untuk memanaskan kawasan kecil, dan, dalam sampel lain, memanaskan satu sisi sambil mengekalkan bahagian yang lain sejuk.
Mereka kemudian menggunakan kamera inframerah khas untuk melihat apabila haba merebak melalui sampel mereka. Dalam mengulangi percubaan berkali-kali, mereka terus mencari anomali yang tidak dapat dijelaskan sepenuhnya oleh Hukum Fourier.
"Tiada sesiapa pernah mencuba ini sebelum ini," kata Zheng. "Terdapat sesuatu yang tidak dijangka berlaku dalam polimer lut sinar."
Ternyata bahan lut sinar membenarkan tenaga memancar secara dalaman, berinteraksi dengan ketidaksempurnaan struktur kecil, yang kemudiannya menjadi sumber haba sekunder. Sumber haba sekunder ini sendiri terus memancarkan haba melalui bahan.
“Bukannya Undang-undang Fourier itu salah,” Granick cepat menegaskan, “cuma ia tidak menjelaskan semua yang kita lihat apabila ia berkaitan dengan penghantaran haba. Penyelidikan asas seperti kami memberi kami pemahaman yang lebih luas tentang cara haba berfungsi, yang akan menawarkan jurutera strategi baharu untuk mereka bentuk litar haba.”