Теорію доведено через 50 років: фізики вперше побачили фрактального "метелика", що це (фото)

Фізики вперше спостерігали безпосередньо фрактальну структуру, що нагадує метелика за своїм візерунком, у скрученому шарі графена. Вона була створена незвичайною конфігурацією магнітних полів. Вперше існування цієї фрактальної структури було передбачено 49 років тому. Дослідження опубліковано в журналі Nature, пише New Scientist.

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

Як уже писав Фокус, фізики виявили, що двічі магічне ядро атома одного з ізотопів свинцю, який є найстабільнішим, серед відомих ізотопів, має зовсім не ту форму, яка була передбачена. Водночас автори нового дослідження змогли вперше сфотографувати так званого фрактального "метелика", якого передбачили 1976 року, але ніколи ще не спостерігали безпосередньо, і довести, що теорія правильна.

49 років тому американський фізик Дуглас Хофштадтер передбачив, що, якщо помістити певні двовимірні кристали в магнітні поля, енергетичні рівні їхніх електронів повинні створювати дивний візерунок, відомий як фрактал, що має однаковий вигляд незалежно від того, наскільки ви збільшуєте масштаб. Але в той час Хофштадтер підрахував, що атоми кристала повинні бути розташовані неймовірно близько один до одного, щоб створити такий візерунок. Тому такий фрактальний візерунок майже п'ять десятиліть не могли побачити фізики напряму.

12 років тому вчені вперше побачили натяки на цей фрактальний візерунок, який дістав назву метелик Хофштадтера, у плоскому аркуші нітриду бору, матеріалу, схожого на графен. Їхні вимірювання стосувалися загального опору матеріалу, який міг дати підказки про те, що роблять електрони, але вони все ще не знали їхньої точної енергії.

Тепер же фізики вперше сфотографували і виміряли метелика Хофштадтера, використовуючи два скручених шари графена.

Коли один шар графена повертається поверх іншого під певним кутом, він створює унікальні повторювані структурні візерунки та магнітні поля, які можуть призвести до несподіваних властивостей, таких як надпровідність. Ці умови схожі на ті, що були в первісному прогнозі Хофштадтера, але сильні магнітні поля спотворюють електрони графена, що унеможливлює їхнє детальне вимірювання за допомогою електронного мікроскопа.

Тому фізики змінили кут розміщення шару графена, що призвело до ширших повторюваних візерунків. Науковці зрозуміли, що це створить слабші магнітні поля і залишить електрони вільними для вимірювання, таким чином можна отримати розуміння енергії електронів.

За словами фізиків, те, що вдалося провести такий експеримент і вперше побачити безпосередньо метелика Хофштадтера, стало для них справжнім сюрпризом. Науковці кажуть, що незважаючи на те, що минуло майже 50 років від моменту передбачення існування такої фрактальної структури, створюваної поведінкою електронів, їм удалося підтвердити, що теорія є правильною.

Як уже писав Фокус, астрономи виявили дивовижну планету, яка не повинна існувати. Планети типу "гарячий Нептун" зустрічаються настільки рідко, що астрономи не можуть до кінця зрозуміти, як вони можуть вижити в надзвичайно екстремальних умовах.

Також Фокус писав про те, що виявляється вчені неправильно розуміли, чому Марс є Червоною планетою, тобто має характерний колір.