Studiul se bazează pe efectul ,,Mpemba”, manifestat de situația în care apa caldă îngheață mai repede decât cea rece.
Un studiu teoretic realizat recent sugerează că, în cazul unor anumite materiale, o răcire preliminară poate duce la o încălzire mai rapidă. De exemplu, încălzirea unei felii de pizza presupune întâi răcirea acesteia în frigider. De fapt, conform unor fizicieni, aceste prerăciri pot duce la încălziri exponențial mai rapide, conform unui studiu publicat în Phisical Review Letters.
Conceptul este asemănător cu efectul Mpemba, acel efect controversat și contraintuitiv în care apa caldă, uneori, îngheață mai repede decât cea rece. Oamenii de știință încă nu au găsit explicația apariției efectului Mpemba, fiind un proces dificil de reprodus. Noul studiu reprezintă „o modalitate de a crea efecte, precum Mpemba, dintr-o perspectivă diferită”, susține fizicianul Andrés Santos de la Universitatea Extremadura din Badajoz, Spania, care nu a fost implicat în cercetare.
Acest mod de încălzire mai rapidă nu se aplică în realitate feliilor de pizza, ci anumitor modele de materiale teoretice simplificate, pe care oamenii de știință le folosesc pentru a face calcule necesare înțelegerii materialelor reale. Fizicienii Amit Gal și Oren Raz, de la Institutul de Știință Weizmann din Rehovot, Israel, au studiat un sistem teoretic numit modelul Ising, o rețea 2-D de atomi care au poli magnetici îndreptați fie în sus, fie în jos. În particular, aceștia au analizat o versiune a modelului Ising, în care atomii vecini aveau tendința de a-și îndrepta polii în direcții opuse, comportament cunoscut sub numele de antiferomagnetism. În acest sistem, încălzirea ar putea avea loc mai repede, după o fază de prerăcire.
Pentru ca acest efect să poată avea loc, trebuie să existe o proprietate relevantă a sistemului, alta decât temperatura uniformă care este afectată de prerăcire. În caz contrar, nu va exista nicio diferență între un sistem care a „fost prerăcit, iar apoi încălzit și unul care nu a fost răcit în prealabil. Temperatura este singurul parametru responsabil de acest efect”, declară Gal.
În cazul modelului antiferomagnetic Ising, cercetătorii au luat în considerare magnetizarea totală produsă de atomi, precum și numărul de magneți îndreptați în direcția opusă a atomilor vecini. Astfel, răcirea materialului poate modifica raportul dintre cele două proprietăți, permițând o încălzire mai rapidă.
Raz speră ca fizicienii să aplice efectul Mpemba în cazul materialelor reale, cum ar fi aliajele magnetice.
„Există potențial”, susține fizicianul Adolfo del Campo, de la Centrul Internațional de Fizică din Donostia, Spania. De-a lungul timpului, oamenii de știință au urmărit crearea unor modalități de accelerare a încălzirii în instalații de dimensiuni mici, care respectă regulile mecanicii cuantice și care pot depăși unele dintre limitările aparatelor standard. Dacă acest efect poate fi aplicat în cadrul dispozitivelor de dimensiuni mici „ar putea deveni destul de util”, continuă el.
