磁驅動的收縮平衡原子的熱分離，以使一些金屬在加熱時保持相同的尺寸，
圖片由Matthew Heine提供
當您加熱東西時，它們會擴展。這就是為什麼熱空氣上升的原因，橋有時在非常炎熱的天氣裡彎曲。在接近冰凍的溫度下，對地球上的大部分生命至關重要，但這種模式接近通用。 1895年，查爾斯·埃杜爾德·吉拉姆（Charles-Edouard Guillaume）發現了鐵和鎳代表另一個例外，現在才被解釋。答案可能在精確的儀器製造和基礎設施建設中有一些應用。
冰，對於固體而言，異常的密度不如凍結的液體密度，而水比4°C（39°F）的水較冷，需要在冷卻時膨脹以接近這一點。對於合金的砲ume而言，事實並非如此，被稱為Invar，也不是其他人共同被稱為Invars。一方面，與冷水不同，速度不會因為加熱而收縮，它們的尺寸相同。他們在溫度範圍內也比水的0-4°C異常做到這一點。
甚至陌生的是，鐵和鎳在加熱時都像其他自尊元素一樣擴展，兩種金屬的大多數組合也是如此。僅在特定比率上，例如每7個鎳原子的13個鐵原子，在施加熱量時不會發生變化。在其他少數合金中也證明了相同的效果，例如鐵與鉛或鉑的正確比率。
Stefan Lohaus是加州理工學院的研究生，一直從事異常工作。為了解釋這一點，Lohaus和他的主管教授Brent Fultz必須回到大多數材料擴展的原因。熱量與熵有關，這是系統中的混亂量。如果材料的溫度升高，其原子會增加隨機運動的增加，在普通的事件中，它們迫使它們進一步分開
據我們所知，Invars都將少量的鐵磁元素作為其主要成分之一，這表明磁性是解釋的一部分。 Guillaume贏了1920年諾貝爾獎為了注意到這一點，以及他的原始發現，但他永遠無法完全解釋磁性如何產生效果。
Lohaus在A中說：“我們決定考慮這一點，因為我們擁有這種非常整潔的實驗設置，可以測量磁性和原子振動。”陳述。該設置涉及使用鑽石砧並通過X射線擠壓大氣壓力，並通過X射線進行跟踪，以跟踪原子振動的幅度。
磁性（以防萬一瘋狂的小丑posse想要答案）電子自旋狀態的結果。該小組發現，磁效應以額外的熱量平衡熵的方式使Invar原子的行為順序排序。冷時，Infars外殼中的電子具有共同的旋轉狀態，將其推動並因此將其原子推開。
在較高的溫度下，訂單分解，一些電子將其翻轉為相反的自旋狀態，從而使原子更加近。這種發生的程度精確地平衡了原子的振動將它們拆開的速度。這種關係之所以存在，是因為原子振動不是連續的，而是以稱為量化的模式運行聲子。
Lohaus說：“實際上，有成千上萬的出版物試圖展示磁性導致收縮的原因，但對Invar效應沒有整體解釋。”
這種關係在3吉帕斯卡爾以上的壓力下崩潰了，但由於大氣壓力幾乎是30,000倍，或者幾乎是一百倍海蓋特的泰坦，這通常不是日常生活中的問題。
不可分割的行為非常有用。當金屬擴展超出預期時，炎熱的溫度會引起嚴重的問題，這是正在發生的事情越來越頻繁。氣候災難是基礎設施保持運轉最重要的時候，不熱敏的合金可以在其中發揮作用。
儘管我們不需要理解他們為什麼要使用它們，但它肯定會對曾經像魔術一樣可疑的東西產生更大的信心。此外，Lohaus，Fultz和合著者預計他們的工作將提高我們對能夠磁化能力的其他材料中熱膨脹的理解。
該研究在期刊上發表了開放訪問自然物理學
