Bir fizikçi ekibi, yapıyı oluşturmak için satranç oyunundan bir desen kullanarak, en zor olduğunu iddia ettikleri bir labirent yarattı. Eğitimsiz bir göze, labirent en karmaşık kar tanesi gibi görünüyor. Ancak aramızdaki bulmaca severler için, muhtemelen bir meydan okuma gibi görünüyor.
Labirent bir Hamilton döngüsügrafikteki her düğümü yalnızca bir kez ziyaret eden bir grafik döngüsü. Aynı hareket örüntüsü, satrançtaki “At turu”nda da sergilenir; buna göre satranç taşı, başlangıç taşına dönmeden önce kendisini tekrarlamadan tahtadaki her alanı bir kez ziyaret edebilir.
Takımın labirenti de benzer şekilde çalışır; bu, kuasikristallerdeki Hamilton döngülerinin bir araya getirilmesidir. Endişelenmeyin, açıklayacağız. Labirentin inşasının ayrıntılı bir açıklaması kabul edildi yayın içinde Fiziksel İnceleme X.
Bristol Üniversitesi’nde fizikçi ve makalenin ortak yazarı olan Felix Flicker, bir üniversite konferansında “Oluşturduğumuz çizgilerin şekillerine baktığımızda, inanılmaz derecede karmaşık labirentler oluşturduklarını fark ettik” dedi. serbest bırakmak“Sonraki labirentlerin boyutları katlanarak büyüyor ve bunlardan sonsuz sayıda var.”
Kuasikristaller nadir bir madde türüdür. Sıradan kristaller periyodik yapılara sahiptir, yani yapı taşları düzenli olarak tekrar eder. Ancak kuasikristallerin yapı taşları düzenli olarak tekrar etmez; asimetrik, tekrarlanmayan yapılara sahiptirler, bu da onları üç boyutta şaşırtıcı ve diğerlerinde neredeyse büyülü hale getirir; 2022’de bir fizikçi ekibi, lazerlerle bileşen atomlara kuasikristal bir desen göndererek kuantum sistemini daha uzun süre tutarlı tutmayı başardı – başka bir deyişle, zamanda bir kuasikristal. 3 boyutlu bir kuasikristalin bir örneği, standart bir futbol topuna benzeyen 20 kenarlı bir şekil olan ikosahedrondur. Bir fizikçinin 2021’de Gizmodo’ya söylediği gibi:
“Periyodikten yarı-periyodiğe geçtiğiniz anda, simetriye dair tüm bahisler iptal olur… Tüm o 200 yıllık kurallar pencereden dışarı atılır – katılar için en ünlü yasak simetri olan ikosahedron simetrisi dahil olmak üzere her türlü simetriye izin verilir. Yarı kristallerle, aniden, sonsuz sayıda olasılık sizin için kullanılabilir hale gelir.”
Doğadaki kuasikristaller nadir durumlarda oluşur. Bazıları elmastan daha sert olan ve Dünya’da doğal olarak bulunmayan, ancak meteoritlerle bize yağmur gibi yağan bir mineral olan lonsdaleite’de bulundu. 2021’de fizikçiler kuasikristallerin, 1945’te Trinity bomba testinin ardından oluşan ve New Mexico çölünün bir kısmını cama dönüştüren tuhaf madde olan trinitite’de oluştuğunu buldular.
Son ekip, iki boyutlu uzayların üstünde Hamiltonian grafik döngüleri oluşturmak için Ammann-Beenker döşemeleri adı verilen bir algoritma tanıttı. Ekip, bu iki boyutlu labirentlerin Hamiltonian döngülerinin bir kuasikristalin atomik desenlerini taklit ettiğini gösterdiğini söylüyor.
Flicker, “Belirli kuasikristallerin, sorunun beklenmedik şekilde basit olduğu özel bir durum sağladığını gösteriyoruz,” dedi. “Bu ortamda, görünüşte imkansız gibi görünen bazı sorunları çözülebilir hale getiriyoruz. Bu, bilimin farklı alanlarına yayılan pratik amaçları içerebilir.”
Gerçekten de, desen için bilimsel çıkarımlar var. Üniversite duyurusunda belirtildiği gibi, Hamilton döngüsü, taramalı tünelleme mikroskopları gibi mikroskobik görüntüleyicilerin bir nesneyi örtmesi için en hızlı yolu sağlar. Ayrıca, protein katlanmasını modellemek için kullanılabilen bir tanesi de dahil olmak üzere, kuasikristalin çeşitli fizik problemlerinde kullanılmasının da çıkarımları vardır.
Ancak bu alanlardan herhangi biriyle ilgilenmiyorsanız, bir adım geri çekilip matematiğin fiziksel evrenimizdeki en egzotik örüntüleri nasıl ortaya çıkardığını takdir edebilirsiniz.
