A világ legnehezebb labirintusa segíthet felfedni a túlvilági kvázikristályok titkait
A tudósok egy labirintusszerű fraktált készítettek, amelyet sakkfigurák mozgása inspirált. A rendkívül nehéz labirintus segíthet abban, hogy jobban megértsük a bizarr kvázikristályokat.
A fizikusok egy sakkszekvenciával létrehozhatták a világ legnehezebb útvesztőjét, és ez segíthet nekik megérteni a túlvilági kvázikristályok tulajdonságait.
A labirintus a Hamilton-ciklus példája – egy olyan út, amely legalább egyszer felkeresi a grafikon összes pontját. A kutatókat egy lovag sakktábla körüli mozgása inspirálta. Az eredmény egy végtelenül bővíthető fraktállabirintus, amely leírja a kvázikristályok szerkezetét. A kutatók eredményeiket május 1-jén tették közzé a Physical Review X folyóiratban.
"Amikor megnéztük az általunk megszerkesztett vonalak alakját, észrevettük, hogy hihetetlenül bonyolult útvesztőket alkotnak" - mondta a tanulmány vezető szerzője, Felix Flicker, a Bristoli Egyetem fizikusa az Egyesült Királyságban. u>nyilatkozat. "A következő labirintusok mérete exponenciálisan nő – és végtelen sok van belőlük."
A korai iszlám művészet szabálytalan, nem ismétlődő csempemintázataiban először megjelent kvázikristályok nagyon ritka kristályok, amelyek atomjai rendezett elrendezésbe illeszkednek, de soha nem ismétlődnek. Ezek kristályok, de makacsul megszegik a szimmetria szabályait, amelyeket a tudósok egykor a hagyományos kristályok kaotikusabb szerkezetű szilárd anyagoktól való elválasztására használtak.
Kapcsolódó: Pi 105 billió számjegyre számítva, világrekordot döntve
Először 1981-ben elméletileg és 1982-ben fedezték fel, az egykor vitatott szerkezetek miatt Dan Shechtman, a tudós, aki megtalálta őket, kiváltotta a laborjából, mert megvédte felfedezését – majd később megkapta a 2011-es kémiai Nobel-díjat. Azóta kvázikristályokat szintetizálnak laboratóriumokban, felfedeztek meteoritokban és megkövesedett villámokban, és kiderült, hogy az 1945-ös Trinity bombateszt nyomán keletkeztek.
A kvázikristályok bizarr szerkezetének újrateremtésére az új tanulmány kutatói az Ammann-Beenker burkolólap 2D-s változatát használták, amely a Penrose-csempékhez hasonló időszakos burkolás. A kutatók létrehoztak egy algoritmust a Hamilton-ciklus megtalálására ezeken a csempéken, lehetővé téve számukra, hogy matematikailag ábrázolják az egyes atomokat egy kvázikristályban az elejétől a végéig.
Az eredmény egy végtelenül skálázható fraktállabirintus, de a kvázikristályok modellezésének sokkal mélyebb alkalmazásai vannak, mint egy elképesztő mintának. A kutatók elmondták, hogy a Hamilton-ciklusuk kínálja a leggyorsabb módot az alagútmikroszkópok pásztázására egy objektum letapogatására. Betekintést nyújt a komplex fehérjék összehajtogatásának mikéntjébe, és javaslatokat ad a szén-dioxid-molekulák légkörből való hatékony megkötésére.
"Megmutatjuk, hogy bizonyos kvázikristályok különleges esetet biztosítanak, amikor a probléma váratlanul egyszerű" - mondta Flicker. "Ezért ebben a helyzetben néhány lehetetlennek tűnő problémát kezelhetővé teszünk."