تحتوي الثلوج المغزلية على شبكات بلورية تتكون من رباعي الأسطح من الأيونات المغناطيسية. في الحالة الأرضية، اثنان من الدورات الأربعة على كل رباعي وجوه يشيران إلى الداخل واثنتان إلى الخارج. عندما يتم إنشاء إثارة تسمى أحادي القطب المغناطيسي، يتم انتهاك هذه القاعدة عندما يتحرك أحادي القطب عبر البلورة. تنعكس ديناميكيات احتكار القطب بكميات مثل الضوضاء المغناطيسية، والتي أظهرت قياساتها اعتماداً مختلفًا على التردد عن ذلك الذي يتنبأ به أبسط نموذج.
في دراسة جديدة ، قام العلماء في جامعة كامبريدجأطلقت حملة معهد ماكس بلانك بالنسبة لفيزياء الأنظمة المعقدة، حددت جامعة تينيسي وجامعة لا بلاتا الوطنية كسورية ديناميكية ناشئة في بلورة مغناطيسية خالية من الاضطرابات ومتكافئة وثلاثية الأبعاد في توازن ديناميكي حراري. لقد اكتشفوا هذا النوع الكسري الجديد في فئة من المواد تسمى تدور الجليد.
الجدة ترجع إلى عاملين. أولاً، عادةً ما ينجم السلوك الكسري عن الفوضى، في حين أن هذه الظاهرة تحدث في بلورة ثلاثية الأبعاد واضحة خالية من العيوب. ثانيًا، تؤدي المبادئ غير العادية التي تحكم التطور الزمني للمغنطة في هذه الأنظمة إلى ظهور فركتلات في الجليد المغزلي. أدت هذه الخصائص إلى صياغة مصطلح "الفراكتل الديناميكي الناشئ".
البنية الطوبولوجية المميزة لل تدور المواد الجليدإن الخصائص المغناطيسية وقدرتها على دعم الإثارات المغناطيسية الأحادية القطب الناشئة جعلتها تبرز في السنوات السابقة. يظهر النمط الكسري في معظم البلورات المثالية بدون اضطراب لأول مرة. يحدث هذا بسبب ديناميكيات هذه الأقطاب المغناطيسية وتفاعلها مع التركيب البلوري.
وبمصطلحات أكثر تقنية، فإن عملية ميكانيكية الكم التي تعتمد على الحالة المغناطيسية للذرات المجاورة تدعم القواعد الديناميكية التي توجه الحركة أحادية القطب في الجليد المغزلي. تم تنفيذ الإجراء في عمليات محاكاة حاسوبية واسعة النطاق، وتناقضت النتائج مع الملاحظات التجريبية عالية الدقة التي تم إجراؤها في درجات حرارة ضحلة. لا يمكن العثور على الفركتلات من خلال قياسات السمات الثابتة لأنها ديناميكية بطبيعتها. ومع ذلك، فإنها تولد إشارة مميزة قابلة للقياس في الاستجابة والاختلافات في الاستجابة مغنطة.
جوناثان ن. هالين، المؤلف الأول والدكتوراه الحالي. وقال طالب في مختبر كافنديش، "في الواقع، تمت ملاحظة توقيعات هذه الفركتلات في التجارب، والتي يعود تاريخ بعضها إلى ما يقرب من عقدين من الزمن، وظلت غير مفهومة جيدًا حتى الآن. وإلى جانب الاهتمام العام والفضول العلمي لنتائجنا، فإننا نشرح أيضًا العديد من النتائج المحيرة التي كانت تتحدى المجتمع العلمي.
"سيكون من المثير للاهتمام معرفة الخصائص الأخرى لهذه المواد التي يمكن التنبؤ بها أو شرحها في ضوء الفهم الجديد الذي يوفره عملنا. إن قدرة الجليد المغزلي على إظهار مثل هذه الظواهر المذهلة تحمل وعدًا بمزيد من الاكتشافات المدهشة في الديناميكيات التعاونية حتى للأنظمة الطوبولوجية البسيطة متعددة الأجسام.
البروفيسور كلاوديو كاستلنوفو، نظرية فيزياء المواد المكثفة، مختبر كافنديش، محمد, "قد يتساءل المرء عما إذا كان الاسترخاء البطيء الذي لوحظ في هذه الأنظمة - الناشئ عن السلوك الكسري الديناميكي الناشئ - يمكن استخدامه لطرح نموذج جديد محتمل لظهور التزجج في الأنظمة التي لا تحتوي على هذا الاضطراب."
المرجع مجلة:
- جوناثان هالين وآخرون. الضوضاء الكسورية والشاذة الديناميكية في بلورة مغناطيسية نظيفة. علوم. دوى: 10.1126 / العلوم. add1644
