Spin-jäädel on kristallvõred, mis koosnevad magnetioonide tetraeedritest. Põhiseisundis on iga tetraeedri neljast pöörlemisest kaks suunatud sissepoole ja kaks väljapoole. Kui luuakse ergutus, mida nimetatakse magnetiliseks monopoliks, rikutakse seda reeglit, kuna monopool liigub läbi kristalli. Monopoli dünaamika peegeldub sellistes suurustes nagu magnetmüra, mille mõõtmised on näidanud erinevat sagedussõltuvust kui kõige lihtsam mudel ennustab.
Uues uuringus leidsid teadlased Cambridge'i Ülikool, Max Plancki Instituut Keeruliste süsteemide füüsika jaoks tuvastasid Tennessee ülikool ja Universidad Nacional de La Plata termodünaamilises tasakaalus tekkiva dünaamilise fraktaali häireteta, stöhhiomeetrilises ja kolmemõõtmelises magnetkristallis. Nad avastasid selle uue fraktaalitüübi materjalide klassis, mida nimetatakse keerutavad jääd.
Uudsus on tingitud kahest asjaolust. Esiteks, fraktaalne käitumine on tavaliselt põhjustatud häiretest, samas kui nähtused esinevad selges, veatu kolmemõõtmelises kristallis. Teiseks, ebaharilikud põhimõtted, mis reguleerivad nende süsteemide magnetiseerimise ajalist arengut, põhjustavad pöörlevas jääs fraktaale. Need omadused viisid termini "tekkiv dünaamiline fraktal" kasutuselevõtmiseni.
Omapärane topoloogiline struktuur keerutavad jäämaterjalidMagnetilised omadused ja nende võime toetada tekkivaid magnetilisi monopoolergastusi on muutnud need varasematel aastatel silma paistma. Fraktaalmuster ilmub enamikus täiuslikus häireteta kristallis esimest korda. Selle põhjuseks on nende magnetiliste monopoolide dünaamika ja nende vastasmõju kristallstruktuuriga.
Tehnilisemalt öeldes toetab kvantmehaaniline protsess, mis sõltub külgnevate aatomite magnetilisest olekust, dünaamilisi reegleid, mis juhivad monopooluse liikumist pöörlevas jääs. Protseduuri rakendati ulatuslikes arvutisimulatsioonides ja tulemusi vastandati madalal temperatuuril tehtud kõrge eraldusvõimega eksperimentaalsete vaatlustega. Fraktaleid ei saa staatiliste atribuutide mõõtmise abil leida, kuna need on oma olemuselt dünaamilised. Kuid need genereerivad eristuva mõõdetava signaali vastuses ja variatsioonides magnetiseerimine.
Jonathan N. Hallén, esimene autor ja praegune Ph.D. Cavendishi labori üliõpilane ütles: "Tõepoolest, nende fraktalide allkirju on täheldatud katsetes, millest mõned pärinevad peaaegu kahe aastakümne tagusest ajast, ja need olid siiani halvasti mõistetavad. Lisaks meie leidude üldisele huvile ja teaduslikule uudishimule selgitame seega ka mitmeid mõistatuslikke tulemusi, mis on teadusringkondadele väljakutseid esitanud.
"Huvitav on näha, milliseid muid nende materjalide omadusi saab meie tööst tuleneva uue arusaama valguses ennustada või selgitada. Pöörleva jää võime eksponeerida selliseid silmatorkavaid nähtusi lubab veelgi üllatavaid avastusi isegi lihtsate topoloogiliste mitmekehaliste süsteemide koostöödünaamikas.
Professor Claudio Castelnovo, kondenseeritud aine füüsika teooria, Cavendishi labor, ütles, "Võib küsida, kas nendes süsteemides täheldatud aeglast lõdvestumist, mis tuleneb esilekerkivast dünaamilisest fraktaalikäitumisest, saab kasutada võimaliku uue paradigma esitamiseks klaassuse ilmnemiseks häireteta süsteemides."
Ajakirja viide:
- Jonathan Hallen jt. Dünaamiline fraktaal ja anomaalne müra puhtas magnetkristallis. teadus. DOI: 10.1126/science.add1644
