Погляд в інший вимір: учені розгадали дивну фізику квазікристалів

Фізики з'ясували, що чотиривимірні структури можуть впливати на механічні та топологічні властивості квазіперіодичних кристалів. Це відкриття підтверджує, що квазікристали формуються прихованою фізикою вищих вимірів, а не просто випадковими закономірностями. Дослідження опубліковано в журналі Science, пише Interesting Engineering.

У Фокус. Технології з'явився свій Telegram-канал. Підписуйтесь, щоб не пропускати найсвіжіші та найзахопливіші новини зі світу науки!

Квазіперіодичний кристал або квазікристал — це твердий матеріал із впорядкованою структурою, яка ніколи точно не повторюється, як це відбувається у звичайних кристалах, а слідує певним математичним правилам.

Квазікристали вперше виявив 1982 року фізик Дан Шехтман. Він припустив, що квазікристали також мають повторювану, тобто періодичну структуру, але не в тривимірному просторі, де ми його бачимо. Натомість справжня періодична картина квазікристалів існує в просторі вищих вимірів, наприклад, у 4D або за його межами. Тепер фізики надали нове уявлення про цей чотиривимірний аспект квазікристалів

Вчені піддали квазікристал впливу електромагнітних хвиль, а потім вивчили зміни в його топології за допомогою скануючої оптичної мікроскопії ближнього поля і двофотонної фотоемісійної електронної мікроскопії.

Коли фізики використовували ці методи для вивчення інтерференційних закономірностей електромагнітних хвиль на поверхні квазікристала, то те, як ці хвилі рухалися й інтерферували одна з одною, виявило приховані відбитки четвертого виміру в структурі квазікристала.

Спочатку закономірності виглядали по-різному, але, що дивно, їхні топологічні властивості у 2D були ідентичні настільки, що їх неможливо було відрізнити одна від одної. Єдиний спосіб відрізнити їх — це розглянути квазікристал у чотирьох вимірах.

Фізики виявили топологічні закономірності в чотирьох вимірах, які керують топологією реального простору двомірних квазікристалів і розкривають їхні внутрішні закони збереження.

Одна з їхніх моделей структури квазікристалів, що пояснює їхні властивості, припускає, що квазікристали можна розуміти, як проекції більш багатовимірних періодичних структур у тривимірний простір. Так що в основному концепції чотиривимірних кристалів можуть пояснити деякі з їхніх властивостей.

Автори дослідження виявили дещо, що резонує з наявною моделлю. Фізики помітили, що дві поверхневі хвилі здаються різними і стають ідентичними протягом періоду часу в аттосекунди, тобто мільярдні мільярдні мільярдної частки секунди.

Це відкриття натякає на те, що на закономірності поверхневих хвиль у тривимірних квазікристалах впливають приховані чотиривимірні періодичні структури.

Як уже писав Фокус, вчені створили суперміцний алмаз. Алмази вже довгий час вважаються одним з найтвердіших матеріалів у світі і використовуються в найважчих галузях. Нещодавно вчені створили їх синтетичного приймача, який вже є на 40% міцнішим за природні версії.

Також Фокус писав про те, що нове дослідження фізиків показало, що час може йти не тільки в одному напрямку, тобто вперед, а й у зворотному. Таке явище існує у квантовому світі.