1982-ci ilin aprelində Technion-İsrail Texnologiya İnstitutunun professoru Dan Şextman sonradan ona 2011-ci il Kimya üzrə Nobel Mükafatını qazandıracaq kəşf etdi: kvazperiodik kristal. Elektron mikroskopla aparılan difraksiya ölçmələrinə görə, yeni material daha kiçik miqyasda “mütəşəkkil” görünsə də, daha böyük miqyasda aydın bir nizam və simmetriya ilə görünür.

Maddənin bu forması qeyri-mümkün hesab edilirdi və elmi ictimaiyyəti kəşfin doğruluğuna inandırmaq üçün uzun illər lazım idi. Bu kəşfi nəzəri cəhətdən izah edən ilk fiziklər o vaxt Pensilvaniya Universitetində doktorant olan və hazırda Texniki Fizika şöbəsinin müəllimi olan professor Dov Levine və onun məsləhətçisi Prof.

Onların izahını təmin edən əsas fikir, kvazikristalların əslində dövri olması idi, lakin fiziki olaraq mövcud olduqlarından daha yüksək ölçüdə idi. Bu reallaşdırmadan istifadə edərək fiziklər kvazikristalların mexaniki və termodinamik xassələrini təsvir və proqnozlaşdıra bildilər.

Daha yüksək fəza ölçüsü anlayışı hər üçünə perpendikulyar olan əlavə istiqamətlər təqdim etməklə bizim tanış üçölçülü məkanımızı – uzunluq, en və hündürlüyü genişləndirir. Bunu təsəvvür etmək çətindir, çünki biz ətrafımızdakı dünyanı yalnız üçölçülü məkan kimi qəbul edə bilərik və ölçmək daha da çətinləşir. Dörd ölçülü obyektə misal olaraq hiperkub kimi tanınan tesseraktdır.

Bir kub altı kvadrat üzdən ibarət olduğu kimi, tesserakt da səkkiz kub hüceyrədən ibarətdir. Tesseraktı tam təsəvvür edə bilməsək də, onu iki ölçülü kağız üzərində üç ölçülü kubun kölgəsinə baxmaq kimi onun proyeksiyaları vasitəsilə təmsil edə bilərik.

“Science” jurnalında dərc olunan yeni araşdırmada Technion tədqiqatçıları Almaniyanın Ştutqart Universiteti və Duysburq-Essen Universiteti ilə birlikdə bu fenomenə yeni işıq salıblar. Andrew və Erna Viterbi Elektrik və Kompüter Mühəndisliyi Fakültəsindən Prof. Guy Bartal və Dr. Shai Tsesses, Stuttgart Universitetindən Prof. Harald Giessen və Duisburg-Essen Universitetindən Prof. Frank Meyer zu Heringdorfun rəhbərlik etdiyi tədqiqatda tədqiqat qrupu cstalin yalnız mexaniki xüsusiyyətlərinin daha yüksək olmadığını nümayiş etdirdi. kvazperiodik kristallar, onlar da öz topoloji xassələrini müəyyən edirlər.Oyna

00:00

00:12SəssizParametrlərPIPTam ekrana daxil olun

OynaQ = –2 beşbucaqlı plazmonik kvazi şəbəkə rejiminin zamanla həll edilmiş vektor 2PPE-PEEM təsviri. Oxşar xüsusiyyətlər müxtəlif vaxtlarda müxtəlif yerlərdə yox olur və yenidən görünür. Kredit: Elm (2025). DOI: 10.1126/science.adt2495

Topologiya, davamlı deformasiyalar altında dəyişməz qalan həndəsi xassələri araşdıran riyaziyyatın bir sahəsidir. Daha yüksək ölçülü fəzaların topologiyası üç ölçülü obyektlərin xüsusiyyətlərinə diqqət yetirir və tədqiqatçılara, məsələn, kainatın strukturunu öyrənməkdə və kvant hesablama alqoritmlərini inkişaf etdirməkdə kömək edə bilər.

https://googleads.g.doubleclick.net/pagead/ads?client=ca-pub-0536483524803400&output=html&h=188&slotname=8188791252&adk=1687169288&adf=4054963813&pi=t.ma~as.8188791252&w=750&abgtt=6&fwrn=4&lmt=1739510499&rafmt=11&format=750×188&url=https%3A%2F%2Fphys.org%2Fnews%2F2025-02-fourth-dimension-scientists-glimpse-4d.html&wgl=1&uach=WyJXaW5kb3dzIiwiMTkuMC4wIiwieDg2IiwiIiwiMTMyLjAuNjgzNC4xOTciLG51bGwsMCxudWxsLCI2NCIsW1siTm90IEEoQnJhbmQiLCI4LjAuMC4wIl0sWyJDaHJvbWl1bSIsIjEzMi4wLjY4MzQuMTk3Il0sWyJHb29nbGUgQ2hyb21lIiwiMTMyLjAuNjgzNC4xOTciXV0sMF0.&dt=1739510499146&bpp=1&bdt=66&idt=155&shv=r20250210&mjsv=m202502110101&ptt=9&saldr=aa&abxe=1&cookie=ID%3Df22668bce9793ae4%3AT%3D1735196613%3ART%3D1739510389%3AS%3DALNI_Mb4Xpwl1SO1AcvqroR6xccDm_sheQ&gpic=UID%3D00000f7c5320f40b%3AT%3D1735196613%3ART%3D1739510389%3AS%3DALNI_Mb1dz_DHiT2yDzXLMaB9CDkQl4XGg&eo_id_str=ID%3Dcdf7f2f01784f52d%3AT%3D1735196613%3ART%3D1739510389%3AS%3DAA-Afjb8kbeupLLyQ0QHQmZxpM4v&prev_fmts=0x0&nras=1&correlator=232091724525&frm=20&pv=1&rplot=4&u_tz=240&u_his=3&u_h=1080&u_w=1920&u_ah=1032&u_aw=1920&u_cd=24&u_sd=1&dmc=8&adx=447&ady=2946&biw=1903&bih=945&scr_x=0&scr_y=0&eid=31084127%2C31090351%2C95350441%2C95350548%2C95352069%2C95347432%2C95350015&oid=2&pvsid=3466474316568461&tmod=1465330395&uas=0&nvt=1&ref=https%3A%2F%2Fphys.org%2F&fc=1920&brdim=0%2C0%2C0%2C0%2C1920%2C0%2C1920%2C1032%2C1920%2C945&vis=1&rsz=%7C%7CpeEbr%7C&abl=CS&pfx=0&fu=128&bc=31&bz=1&td=1&tdf=2&psd=W251bGwsbnVsbCxudWxsLDNd&nt=1&ifi=2&uci=a!2&btvi=1&fsb=1&dtd=159

Tədqiqatçılar elektromaqnit səth dalğalarının kvazperiodik müdaxilə modellərini tədqiq etdilər və təəccüblü şəkildə aşkar etdilər ki, nümunələr fərqli görünsə də, onların iki ölçüdə topoloji xüsusiyyətləri onları fərqləndirmək üçün istifadə edilə bilməz. Onlar nümunələri ayırd etməyin yeganə yolunu “orijinal” yüksək ölçülü kristala istinad etməklə tapdılar.

Bu anlayış İngilis riyaziyyatçısı Ser Rocer Penrose (2020-ci il Fizika üzrə Nobel Mükafatı laureatı) tərəfindən daha əvvəl kəşf edilmiş və daha sonra Nikolaas de Bruijn tərəfindən çatdırılan Levine və Steinhardt tərəfindən verilən izahatla uyğun gəlir.

Tədqiqatçılar başqa bir maraqlı hadisəni də kəşf etdilər: Səth dalğalarının iki fərqli topoloji nümunəsi müəyyən bir zaman intervalından sonra ölçüldükdə eyni görünürdü. Bu interval son dərəcə qısa idi, attosaniyələrlə ölçülürdü – saniyənin milyardda biri. Levin və Steinhardtın orijinal nəzəriyyəsi bu hadisəni yenidən kristalların topoloji və termodinamik (energetik) xassələri arasında “rəqabət” kimi izah edir.

Tapıntılar iki üsuldan istifadə etməklə əldə edilib: professor Qay Bartalın laboratoriyasında Dr. Kobi Koen tərəfindən aparılan yaxın sahədə skan edən optik mikroskopiya və Almaniyanın Ştutqart Universiteti ilə Duisburq-Essen Universiteti arasında əməkdaşlıqda ölçülən iki fotonlu fotoemissiya elektron mikroskopiyası. Əlyazmada bildirilən kəşflər kvazperiodik kristalların termodinamik xüsusiyyətlərini ölçmək üçün yeni üsullara yol açır.

Yaxın gələcəkdə tədqiqatçılar öz tapıntılarını digər fiziki sistemlərə də genişləndirməyi və termodinamik və topoloji xüsusiyyətlər arasındakı qarşılıqlı əlaqəni daha dərindən araşdırmağı planlaşdırırlar. Potensial olaraq, kvazikristalların unikal yüksək ölçülü topoloji xassələri gələcəkdə məlumatı təmsil etmək, kodlaşdırmaq və ötürmək üçün istifadə edilə bilər.

Daha çox məlumat: Shai Tsesses et al, Plazmonik kvazikristallarda dördölçülü qorunan topoloji yük vektorları, Elm (2025). DOI: 10.1126/science.adt2495

Jurnal məlumatı: Elm 

Technion – İsrail Texnologiya İnstitutu tərəfindən təmin edilmişdir