物理学者は、4Dの準結晶の「影」を見て、理論を証明する

1982年、準結晶構造は、確立された結晶学の規則に反するパターンで最初に認識されました。これらの構造は、物質が整然としているが、標準的な結晶に見られる通常の繰り返しパターンが欠けている可能性があることを示した。とシェヒトマン 1982年に発見をしましたが、科学者は現在、これらの構造が高次元に存在する定期的なパターンを考慮することで説明できることを発見しました。 ガイバルタル教授 アンドリューとエルナ・ビテルビの電気およびコンピューター工学部（viterbi）技術では、この次元の説明が、エネルギーレベルでの準結晶の動作にも影響することを明らかにします。a テッセラクト 多くの場合、4次元ハイパーキューブとして説明されています。典型的な幅、高さ、長さに見られる方向よりも1つの方向が含まれます。 4Dオブジェクトは表示されませんが、それらの投影が低次元で観察され、その「影」に反映されている特性を研究することができます。研究者は最近、高次元の周期構造の投影と見なされる準結晶が、異常なトポロジーを持ち、顕著なパターンを形成すると報告しました。 トポロジは、オブジェクトが伸びたり曲がったりすると一定のままである形状特性を扱っているため、4次元の形状が2つにフラット化されたときに何が起こるかを分析するのに役立ちます。予期しない表面波の所見チームは、電磁波が準結晶表面を横切ってどのように移動するかを調べ、2次元測定のみが行われた場合、異なると考えられるパターンが同じように見えることを発見しました。 これは、より低次元の形状だけを分析することで、元の高次元的な配置を参照することによってのみ説明できる重要な要素を逃したことを示唆しました。違いの測定には、特殊なイメージングが必要です。1つのセットアップが依存していました 近視野スキャン光学顕微鏡、研究者が表面の微妙な波の特性を見つけることができました。 として知られる別のセットアップ 二光子光排出電子顕微鏡、これらの異常な格子のエネルギーと構造の詳細に関する追加の洞察を提供しました。トポロジと時間に関する洞察別の好奇心の強い現象が観察されました ATTOSECONDS、これは10億分の1秒です。そのつかの間の間隔では、2つのパターンが同一であるように見え、フォームの不可解なオーバーラップを作成しました。 この重複は、トポロジーと熱力学の側面との相互作用にまでさかのぼり、準結晶を維持するために必要なエネルギーとその幾何学的制約を維持するために必要なエネルギーとの競合を示唆しています。このような驚くべき効果の説明は、最初に提案されました Dov LevineとPaul Steinhardt、彼は、通常の3つを超えた次元に根底にある定期的な形式がまだ存在することを示唆しました。「準結晶が高次元の周期的な結晶の「影」であるという事実は、それ自体が新しいものではありません。私たちが発見したのは、投影には構造だけでなく渦などのトポロジカル特性も含まれることです」とバルタル教授は言いました。準結晶パターンの実用的な影響これらの形状を4つの次元で研究することは、科学者がデータを処理するための新しいアプローチを開発するのに役立つ可能性があります。一部の専門家は、準結晶の独特の秩序パターンをタップして高度なコーディングと通信を利用できると考えています。 このようなアプローチは、安定しているが非反復的な構成が新しい方法で情報を保存する可能性のある量子コンピューティングに関連する可能性があります。 4Dの「影」の遷移を観察すると、さまざまな力にさらされたときに準クリスタルがどのように形成または変化するかについての手がかりも与えます。熱力学的安定性は構造パターンと競合するため、将来の実験では、特定のアプリケーションの材料特性を微調整する方法が明らかになる可能性があります。 研究者は、これらの観察結果を他のシステムで複製して、4次元の特徴が非常に異なるコンテキストで表示される可能性があることを確認したいと考えています。なぜこの問題があるのですか？電磁気を超えて、これらの洞察は音波または固体材料の電子構造にまで及ぶ可能性があります。その見込み客は、情報をエンコードして保護する革新的な方法を探求する人々に機会を開きます。 準結晶は、高次元が日常の空間で測定する特性に影響を与える可能性があることを示すことにより、仮定に挑戦し続けています。のグループ シュトゥットガルト大学 そして Duisburg-Essen大学 これらのテストで協力して、高次元の形状が測定可能な2次元パターンの変化を促進できることを確認します。 それらの組み合わせデータは、同じ原理が複数のタイプの格子に当てはまることを示唆しており、より広いアプリケーションを示唆しています。準結晶パターンの次のステップ科学者は、トポロジカル品種と異常なエネルギー署名の両方を示す他の構成を研究する予定です。彼らは、4Dコンセプトが材料設計に情報を提供し、特別な特性を備えた堅牢なパターンの作成に役立つかどうかを確認することを目指しています。 成功すれば、高精度で電磁界または音響場を操作するためのさまざまな方法を開くことができます。 4次元オブジェクトを視覚化することは、直接的な人間の知覚を超えていますが、それらの「影」を測定すると、対称性と順序について人々が考える方法が広がります。このような観察結果は、幾何学、物理学、数学をまとめて、標準の3次元構造を超えて何が起こるかをデコードします。この研究はに公開されています 科学。- -Eric RallsとEarth.comから提供された無料のアプリであるEarthSnapで私たちをチェックしてください。- - #物理学者は4Dの準結晶の影を見て理論を証明する