Fraktalų raštus galima rasti visur – nuo ​​snaigių iki snaigių Žaibas iki dantytų pakrančių kraštų. Gražiai matyti, jų pasikartojanti gamta taip pat gali įkvėpti matematinių įžvalgų apie kraštovaizdžio chaosą.

Naujas šios matematinės anomalijos pavyzdys buvo atskleistas tam tikroje magnetinėje medžiagoje, žinomoje kaip besisukantis ledas, ir tai gali padėti mums geriau suprasti, kaip iš nestabilios struktūros atsiranda keistas elgesys, vadinamas magnetiniais monopoliais.

Sukiniai yra magnetiniai kristalai, kurie paklūsta panašioms struktūrinėms taisyklėms kaip ir vandens ledas, kurių unikalią sąveiką valdo jų elektronų sukimasis, o ne krūvių stūmimas ir traukimas. Dėl šios veiklos jie neturi nė vienos mažos energijos minimalaus aktyvumo būsenos. Vietoj to, jie beveik skleidžia triukšmą net esant itin žemai temperatūrai.

Iš šio kvantinio rezonanso atsiranda keistas reiškinys – savybės, kurios veikia kaip magnetai, turintys tik vieną polių. Nors jie nėra visiškai virtualūs magnetinės monopolinės dalelės Kai kurie fizikai mano, kad jis gali egzistuoti gamtoje ir elgiasi pakankamai panašiai, kad būtų verta jį tyrinėti.

Taigi tarptautinė mokslininkų komanda neseniai atkreipė dėmesį į besisukantį ledą, vadinamą disprosio titanatu. Kai medžiaga veikiama nedideliais kiekiais šilumos, jos tipiniai magnetiniai pagrindai sulaužomi ir atsiranda monopoliai, atskiriami šiaurės ir pietų poliai ir veikia nepriklausomai.

prieš kelis metus Mokslininkų komanda nustatė skirtingą vienpolį magnetinį aktyvumą besisukančio disprozio titanato ledo kvantiniame rezonanse, tačiau rezultatai kelia klausimų dėl tikslaus šių vienpolių judesių pobūdžio.

Šiame tolesniame tyrime fizikai suprato, kad monopoliai su jais nejuda Visiška laisvė trijose dimensijose. Vietoj to, jie buvo apriboti iki 2,53 matmenų lygio fiksuotoje grotelėje.

Mokslininkai sukūrė sudėtingus modelius atominiu lygmeniu, kad parodytų, jog vienpolį judėjimą ribojo fraktalinis modelis, kuris buvo ištrintas ir perrašytas priklausomai nuo ankstesnių sąlygų ir judesių.

„Kai tai įtraukėme į savo modelius, iš karto atsirado fraktalai. sako fizikas Džonatanas Hallenas iš Kembridžo universiteto.

„Sukinių konfigūracijos sukūrė tinklą, kuriame monados turėjo naršyti. Tinklas buvo išsišakojęs tinkamo matmens fraktalas.”

Šis dinaminis elgesys paaiškina, kodėl fraktalai anksčiau buvo ignoruojami klasikiniuose eksperimentuose. Tai buvo ažiotažas, sukurtas aplink monopolius, kurie galiausiai atskleidė, ką jie iš tikrųjų daro, ir fraktalų modelį, kuriuo jie vadovaujasi.

„Žinojome, kad vyksta kažkas tikrai keisto“, – sakė jis. sako fizikas Claudio Castelnovo iš Kembridžo universiteto Jungtinėje Karalystėje. „30 metų eksperimentų rezultatai nepasiteisino.”

„Po kelių nesėkmingų bandymų paaiškinti triukšmo padarinius pagaliau sulaukėme eurekos akimirkos, kai supratome, kad monopoliai turi gyventi fraktalų pasaulyje, o ne laisvai judėti trimis matmenimis, kaip visada buvo manoma.

Tokie laimėjimai gali lemti laipsniškus mokslo galimybių pokyčius ir tai, kaip gali būti naudojamos tokios medžiagos kaip besisukantis ledas: galbūt spintronikanauja studijų sritis, kuri galėtų pasiūlyti naujos kartos elektronikos, kurią naudojame šiandien, atnaujinimą.

„Be daugelio mįslingų eksperimentinių rezultatų, kurie mums jau seniai meta iššūkį, paaiškinimas, naujo tipo fraktalų atsiradimo mechanizmo atradimas lėmė visiškai netikėtą netradicinio judėjimo trajektoriją, vykstančią trijose dimensijose. sako fizikas teorinis Roderichas Mossneris iš Maxo Plancko sudėtingų sistemų fizikos instituto Vokietijoje.

Tyrimas, paskelbtas m mokslas.