Manyetik Kristalde Yeni Bir Fraktal Yapı Bulundu

Araştırmacılar zorlu bir deneysel gizeme bir çözüm buldular. Belirli bir maddedeki manyetik uyarım, üç boyutlu uzayda hareket eden bir şey gibi davranmıyordu, ancak sadece bir düzlem üzerinde hareket ediyormuş gibi de değildi. Görünüşe göre fraktal bir boyutta hareket ediyordu.

Fraktallar, gelişigüzel küçük ölçeklerde devam eden tuhaf geometrik şekillerdir. Ve ölçeklendirme onlar için önemli bir özelliktir. Bir üçgeniniz varsa ve kenarının uzunluğunu iki katına çıkarırsanız, alanlar ikinin kuvvetine göre ölçeklendiğinden, alanı dört kat artar. Ancak fraktallar bunun yerine ondalık noktanın ötesinde basamaklara sahip boyutlara sahiptir.

Fraktallar, kıyı şeritlerinden kar tanelerine, yıldırım düşmelerinden piramit karnabahara kadar birçok doğal ortamda ve hatta mikroskobik dünyada görülür. Bu yeni araştırma, bir fraktal disprosyum titanat, spin ice olarak da bilinen bir tür temiz manyetik kristal, keşfetti. Elektronların spinleri minik çubuk mıknatıslar gibi davranır. Bu kristaller mutlak sıfırın biraz üzerine soğutulduğunda, tüm sistem tamamen yeni bir hal alır ve manyetik bir sıvı haline gelir, günlük hayatımızda deneyimlemediğimiz bir şey.

Cambridge Üniversitesi'nden baş yazar Jonathan Hallén, bir açıklamada, "Az miktarda ısıyla, az sayıda bölgede buz kuralları bozulur ve ters spini oluşturan kuzey ve güney kutupları birbirinden ayrılarak bağımsız manyetik tek kutuplar olarak hareket eder." dedi.

Bu sistemler üzerine yapılan araştırmalar, bu tek kutupların manyetik gürültüsünü ölçtü ve tek kutuplar için dünyanın 3 değil, 2.53 boyuta sahip olduğunu keşfetti. Sistemlerin açıklamalarında bir kez kullanıldığında geri kalan her şey yerli yerine oturuyor.

Yine Cambridge Üniversitesi'nden Profesör Claudio Castelnovo, “Gerçekten tuhaf bir şeyler olduğunu biliyorduk. 30 yıllık deneylerden elde edilen sonuçlar bir anlam ifade etmedi.” diye açıkladı. "Gürültü sonuçlarını açıklamaya yönelik birkaç başarısız girişimden sonra, nihayet bir eureka anı yaşadık ve tek kutupların fraktal bir dünyada yaşıyor olması gerektiğini ve her zaman varsayıldığı gibi üç boyutta serbestçe hareket etmediklerini fark ettik."

Keşif oldukça beklenmedikti. Ekip, fraktalları temiz bir üç boyutlu kristalde görmeyi beklemiyordu. Ve fraktalların kendileri de tuhaf, bu da her şeyi daha da şaşırtıcı kılıyor. Fraktallar sadece sistem değişirken olur, sistem statikken değil. Dinamik özelliklere bağlantı, buna "ortaya çıkan dinamik fraktal" adını kazandırdı.

Bu çalışmanın bulguları Science dergisinde yayınlandı.

Bu içerik IFLSCIENCE’da yayınlanmıştır.