Теория доказана через 50 лет: физики впервые увидели фрактальную "бабочку", что это (фото)

Физики впервые наблюдали напрямую фрактальную структуру, напоминающую бабочку по своему узору, в скрученном слое графена. Она была создана необычной конфигурацией магнитных полей. Впервые существование этой фрактальной структуры было предсказано 49 лет назад. Исследование опубликовано в журнале Nature, пишет New Scientist.

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

Как уже писал Фокус, физики обнаружили, что дважды магическое ядро атома одного из изотопов свинца, который является наиболее стабильным, среди известных изотопов, имеет совсем не ту форму, которая была предсказана. В то же время авторы нового исследования смогли впервые запечатлеть так называемую фрактальную "бабочку", которая была предсказана в 1976 году, но никогда еще не наблюдалась напрямую, и доказать, что теория верна.

49 лет назад американский физик Дуглас Хофштадтер предсказал, что, если поместить определенные двумерные кристаллы в магнитные поля, энергетические уровни их электронов должны создавать странный узор, известный как фрактал, который выглядит одинаково независимо от того, насколько вы увеличиваете масштаб. Но в то время Хофштадтер подсчитал, что атомы кристалла должны быть расположены невероятно близко друг к другу, чтобы создать такой узор. Поэтому такой фрактальный узор почти пять десятилетий не могли увидеть физики напрямую.

12 лет назад ученые впервые увидели намеки на эту фрактальный узор, который получил название бабочка Хофштадтера, в плоском листе нитрида бора, материала, похожего на графен. Их измерения касались общего сопротивления материала, которое могло дать подсказки о том, что делают электроны, но они все еще не знали их точной энергии.

Теперь же физики впервые запечатлели и измерили бабочку Хофштадтера, используя два скрученных слоя графена.

Когда один слой графена поворачивается поверх другого под определенным углом, он создает уникальные повторяющиеся структурные узоры и магнитные поля, которые могут привести к неожиданным свойствам, таким как сверхпроводимость. Эти условия похожи на те, что были в первоначальном предсказании Хофштадтера, но сильные магнитные поля искажают электроны графена, что делает невозможным их детальное измерение с помощью электронного микроскопа.

Поэтому физики изменили угол размещения слоя графена, что привело к более широким повторяющимся узорам. Ученые поняли, что это создаст более слабые магнитные поля и оставит электроны свободными для измерения, таким образом можно получить понимание энергии электронов.

По словам физиков, то, что удалось провести такой эксперимент и впервые увидеть напрямую бабочку Хофштадтера, стало для них настоящим сюрпризом. Ученые говорят, что несмотря на то, что прошло почти 50 лет с момента предсказания существования такой фрактальной структуры, создаваемой поведением электронов, им удалось подтвердить, что теория является верной.

Как уже писал Фокус, астрономы обнаружили удивительную планету, которая не должна существовать. Планеты типа "горячий Нептун" встречаются настолько редко, что астрономы не могут до конца понять, как они могут выжить в чрезвычайно экстремальных условиях.

Также Фокус писал о том, что оказывается ученые неправильно понимали, почему Марс является Красной планетой, то есть имеет характерный цвет.