Odkryto powiązanie między złotym podziałem a symetrią atomową
Naukowcy z Niemiec i Wlk. Brytanii odkryli symetrię ukrytą w materii stałej w bardzo małej skali. Odkrycia, opublikowane w czasopiśmie Science, wskazują, że symetria wiąże się ze złotym podziałem znanym ze sztuki i architektury. Badania zostały w części dofinansowane z projektu NMI3 (Inicjatywa zintegrowanej infrastruktury do spektroskopii rozpraszania neutronów i mionów), który uzyskał dofinansowanie na kwotę 21 mln EUR z tematu "Koordynacja działań badawczych" Szóstego Programu Ramowego (6PR) UE. Naukowcy twierdzą, że nieoczekiwane a nawet irracjonalne zachowanie idzie w parze z cząstkami w skali atomowej czy kwantowej. Pojawienie się nowych właściwości jest wywoływane przez to, co eksperci nazywają zasadą nieoznaczoności Heisenbera, która zasadniczo mówi, że niemożliwe jest poznanie w tym samym czasie zarówno dokładnego położenia, jak i dokładnej prędkości danego obiektu. Skutek jest jednak zauważalny w skali subatomowej. W ramach ostatnich prac naukowcy badali materiał magnetyczny - niobian kobaltu - który jest zbudowany z powiązanych atomów magnetycznych tworzących łańcuchy szerokości jednego atomu. Zdaniem zespołu niobian kobaltu przydaje się do opisu ferromagnetyzmu w materii stałej w mikroskopijnej skali. Łańcuchy magnetyczne przechodzą w nowy stan zwany krytycznym punktem kwantowym, kiedy pole magnetyczne jest przykładane pod kątem prostym do zestrojonego spinu - twierdzi zespół. Zdaniem ekspertów, krytyczny punkt kwantowy można uznać za kwantową wersję schematu fraktalnego. "System osiąga stan nieoznaczoności kwantowej albo kota Schrödingera [złożony z dwóch diametralnie przeciwstawnych warunków w tym samym czasie]" - wyjaśnia profesor Alan Tennant z Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie (HZB) w Niemczech, współautor raportu. "To właśnie zrobiliśmy z niobianem kobaltu w naszych doświadczeniach. Wyregulowaliśmy system dokładnie tak, aby doszedł do krytycznego punktu kwantowego." Naukowcy odkryli, że kiedy wyregulowali system i sztucznie wprowadzili większą nieoznaczoność kwantową, łańcuch atomów zachował się jak nanoskalowa struna gitary. Wykorzystali specjalną sondę "rozpraszającą neutrony", która pozwoliła im zaobserwować rzeczywiste wibracje systemu w skali atomowej. "Tutaj napięcie pochodzi z interakcji między spinami powodującej ich rezonowanie magnetyczne" - mówi naczelny autor, dr Radu Coldea z Uniwersytetu Oksfordzkiego w Wlk. Brytanii. "W przypadku tych interakcji odkryliśmy serię (skalę) rezonujących tonów - dwa pierwsze wykazują idealną, wzajemną relację. Ich częstotliwości (wysokość) mieszczą się we współczynniku 1,618... który stanowi złoty podział znany ze sztuki i architektury." Naukowcy twierdzą, że w matematyce i sztuce dwie wielkości znajdują się w złotym podziale, jeżeli stosunek ich sumy do większej z nich jest taki sam, jak stosunek większej z nich do mniejszej. Dr Coldea podkreśla, że nie ma w tym nic przypadkowego. "To odzwierciedla piękną właściwość systemu kwantowego - ukrytą symetrię. Tak naprawdę bardzo szczególną, zwaną przez matematyków E8, która została teraz po raz pierwszy zaobserwowana w materii." Teorie matematyczne opracowane na potrzeby fizyki cząstek elementarnych mogłyby znaleźć niszę w nanoskali i przyczynić się do rozwoju technologii w przyszłości - zdaniem naukowców. "Takie odkrycia skłaniają fizyków do przypuszczeń, że świat kwantowy, w skali atomowej, może mieć swój własny podstawowy porządek - mówi profesor Tennant, który kierował zespołem HZB dodając, że - podobne niespodzianki mogą czekać na naukowców w przypadku innych materiałów w krytycznym punkcie kwantowym." W projekcie NMI3 wzięli udział naukowcy z Czech, Danii, Holandii, Niemiec, Polski, Rosji, Węgier, Szwecji i Wlk. Brytanii.
Kraje
Niemcy