Більша частина матерії підпорядковується "правилу чотирьох": учені не можуть цього пояснити

Учені вивчили понад 80 тисяч електронних структур експериментальних матеріалів, і виявилося, що 60% із них мають базову структурну одиницю, кратну чотирьом. Учені не знають, чому так відбувається, але такий стан речей реально існує. Результати дослідження були опубліковані в журналі Nature, пише ScienceAlert.

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

За словами вчених, аналіз різних матеріалів дав змогу виявити аномальний достаток неорганічних сполук, примітивний елементарний осередок яких містить число атомів, кратне чотирьом. Цю властивість вчені називають "правилом чотирьох". Тепер залишилося з'ясувати джерело виникнення цього правила, але поки задовільного пояснення такого аномального розподілу немає.

Одне з найголовніших питань про Всесвіт полягає в тому, чому одних властивостей у ньому більше, ніж інших. Наприклад, чому матерії більше, ніж антиматерії та чому матеріали поводяться дивним чином?

Відповідь на другу частину запитання цікавить учених, які займаються матеріалознавством, що прагне зрозуміти властивості й поведінку різних комбінацій атомів, щоб допомогти в розробці матеріалів і їх вдосконаленні. Але існує величезна різноманітність способів об'єднання частинок.

Тому вчені були сильно спантеличені, коли виявили закономірність, яка виникає у двох базах даних матеріалів. Більшість неорганічних сполук у двох базах даних мають елементарні комірки, тобто найменшу можливу одиницю, яка повторюється всередині кристалічної структури, що кратна чотирьом.

Але теоретично всі типи структур мають бути однаково представлені в цих базах даних. Поява такої переважної властивості може означати, що десь у даних є помилка, яку не помітили.

За словами вчених, одна з причин може полягати в тому, що, коли звичайний елементарний осередок (осередок більшого розміру, ніж примітивний, що представляє повну симетрію кристала) перетворюється на примітивний осередок, кількість атомів зазвичай зменшується в чотири рази.

Щойно вчені виключили очевидні помилки, їм довелося шукати інші закономірності, які могли б пояснити "правило чотирьох".

Одним із можливих пояснень був кремній, який може зв'язувати чотири інші атоми зі своїм центральним атомом. Якби всі сполуки, які входять у "правило чотирьох", містили кремній, це б розгадало загадку, але не в усіх матеріалах містився кремній. Точно так само не було жодної причини для формування енергій правила чотирьох сполук.

Далі вчені застосували потужніший алгоритм для аналізу. Алгоритм згрупував сполуки за схожістю їхніх атомних властивостей. Але це ні до чого не призвело. За словами вчених, ця закономірність реально існує і не має вигляду помилки, але не було інших властивостей, які могли б точно передбачити, чи буде сполука слідувати "правилу чотирьох".

Подальше застосування алгоритму призвело до отримання результатів, які передбачали, що сполука може підкорятися правилу чотирьох із точністю до 87%. Це говорить про те, що в правилі чотирьох сполук може бути щось, чого вченим не вистачає, що могло б допомогти пояснити, що створює цю закономірність.

Учені вважають, що за допомогою ще потужніших обчислювальних методів, можливо, вдасться отримати пояснення.

Як уже писав Фокус, учені створили унікальний надпровідник. Фізикам вдалося локалізувати екзотичний стан надпровідності, який контролює, а не руйнує сильний магнетизм.

Також Фокус писав про те, що астрономи виявили величезний потік газу, наповнений найважливішими будівельними блоками Всесвіту, який виривається з далекої галактики. Маса цього потоку перевищує масу Сонця в 50 млн разів, а летить він зі швидкістю понад 1 млн км/год.