Взгляд в другое измерение: ученые разгадали странную физику квазикристаллов

Физики выяснили, что четырехмерные структуры могут влиять на механические и топологические свойства квазипериодических кристаллов. Это открытие подтверждает, что квазикристаллы формируются скрытой физикой более высоких измерений, а не просто случайными закономерностями. Исследование опубликовано в журнале Science, пишет Interesting Engineering.

У Фокус. Технологии появился свой Telegram-канал. Подписывайтесь, чтобы не пропускать самые свежие и захватывающие новости из мира науки!

Квазипериодический кристалл или квазикристалл — это твердый материал с упорядоченной структурой, которая никогда точно не повторяется, как это происходит в обычных кристаллах, а следует определенным математическим правилам.

Квазикристаллы впервые обнаружил в 1982 году физик Дан Шехтман. Он предположил, что квазикристаллы также имеют повторяющуюся, то есть периодическую структуру, но не в трехмерном пространстве, где мы его видим. Вместо этого настоящая периодическая картина квазикристаллов существует в пространстве более высоких измерений, например, в 4D или за его пределами. Теперь физики предоставили новое представление об этом четырехмерном аспекте квазикристаллов

Ученые подвергли квазикристалл воздействию электромагнитных волн, а затем изучили изменения в его топологии с помощью сканирующей оптической микроскопии ближнего поля и двухфотонной фотоэмиссионной электронной микроскопии.

Когда физики использовали эти методы для изучения интерференционных закономерностей электромагнитных волн на поверхности квазикристалла, то то, как эти волны двигались и интерферировали друг с другом, выявило скрытые отпечатки четвертого измерения в структуре квазикристалла.

Сначала закономерности выглядели по-разному, но, что удивительно, их топологические свойства в 2D были идентичны до такой степени, что их невозможно было отличить друг от друга. Единственный способ отличить их — это рассмотреть квазикристалл в четырех измерениях.

Физики обнаружили топологические закономерности в четырех измерениях, которые управляют топологией реального пространства двухмерных квазикристаллов и раскрывают их внутренние законы сохранения.

Одна из их моделей структуры квазикристаллов, объясняющая их свойства, предполагает, что квазикристаллы можно понимать, как проекции более многомерных периодических структур в трехмерное пространство. Так что в основном концепции четырехмерных кристаллов могут объяснить некоторые из их свойств.

Авторы исследования обнаружили нечто, что резонирует с существующей моделью. Физики заметили, что две поверхностные волны кажутся разными и становятся идентичными в течение периода времени в аттосекунды, то есть миллиардные миллиардной доли секунды.

Это открытие намекает на то, что на закономерности поверхностных волн в трехмерных квазикристаллах влияют скрытые четырехмерные периодические структуры.

Как уже писал Фокус, ученые создали суперпрочный алмаз. Алмазы уже долгое время считаются одним из самых твердых материалов в мире и используются в самых тяжелых отраслях. Недавно ученые создали их синтетического приемника, который уже является на 40% прочнее природных версий.

Также Фокус писал о том, что новое исследование физиков показало, что время может идти не только в одном направлении, то есть вперед, но и в обратном. Такое явление существует в квантовом мире.