Dönen buzlar, dörtyüzlü manyetik iyonlardan oluşan kristal kafeslere sahiptir. Temel durumda, her tetrahedrondaki dört dönüşten ikisi içeriyi, ikisi dışarıyı işaret eder. Manyetik tek kutup adı verilen bir uyarım yaratıldığında, tek kutup kristalin içinde hareket ettikçe bu kural ihlal edilir. Tek kutuplu dinamikler, ölçümleri en basit modelin öngördüğünden farklı bir frekans bağımlılığı gösteren manyetik gürültü gibi niceliklere yansır.
Yeni bir çalışmada, bilim insanları University of Cambridge, Max Planck Enstitüsü Karmaşık Sistemlerin Fiziği için Tennessee Üniversitesi ve Universidad Nacional de La Plata, termodinamik dengede düzensiz, stokiyometrik ve üç boyutlu bir manyetik kristalde ortaya çıkan bir dinamik fraktal tanımladı. Bu yeni fraktal tipini, adı verilen bir malzeme sınıfında ortaya çıkardılar. buzları döndür.
Yenilik iki faktörden kaynaklanmaktadır. Birincisi, fraktal davranış tipik olarak düzensizlikten kaynaklanırken, fenomen berrak, kusursuz üç boyutlu bir kristalde meydana gelir. İkincisi, bu sistemlerdeki mıknatıslanmanın zamansal evrimini yöneten alışılmadık ilkeler, spin buzunda fraktalların ortaya çıkmasına neden oluyor. Bu özellikler “ortaya çıkan dinamik fraktal” teriminin türetilmesine yol açtı.
Kendine özgü topolojik yapısı buz malzemeleri döndürün' manyetik özellikleri ve ortaya çıkan manyetik tek kutuplu uyarımları destekleme kapasiteleri, onları önceki yıllarda öne çıkardı. Fraktal desen, düzensizliği olmayan mükemmel bir kristalin çoğunda ilk kez ortaya çıkıyor. Bunun nedeni, bu manyetik monopollerin dinamikleri ve bunların kristal yapı ile etkileşimidir.
Daha teknik bir ifadeyle, bitişik atomların manyetik durumuna bağlı bir kuantum mekaniksel süreç, dönen buzdaki tek kutuplu harekete rehberlik eden dinamik kuralları destekler. Prosedür kapsamlı bilgisayar simülasyonlarında uygulandı ve sonuçlar, sığ sıcaklıklarda yapılan yüksek çözünürlüklü deneysel gözlemlerle karşılaştırıldı. Fraktallar, doğası gereği dinamik oldukları için statik niteliklerin ölçümü yoluyla bulunamaz. Bununla birlikte, tepkide ve değişkenlerde ayırt edici ölçülebilir bir sinyal üretirler. manyetizasyon.
Jonathan N. Hallén, ilk yazar ve güncel Ph.D. Cavendish Laboratuvarı öğrencisi şunları söyledi: "Aslında, bu fraktalların izleri deneylerde gözlemlenmişti; bunların bazıları neredeyse yirmi yıl öncesine dayanıyordu ve bugüne kadar yeterince anlaşılmamıştı. Bulgularımızın genel ilgi ve bilimsel merakının yanı sıra, bilim camiasını zorlayan bazı şaşırtıcı sonuçları da açıklıyoruz."
"Çalışmamızın sağladığı yeni anlayış ışığında, bu malzemelerin başka hangi özelliklerinin tahmin edilebileceğini veya açıklanabileceğini görmek ilginç olacak. Spin buzun bu kadar çarpıcı fenomeni sergileme kapasitesi, basit topolojik çok cisimli sistemlerin bile işbirliğine dayalı dinamiklerinde daha fazla şaşırtıcı keşiflerin vaadini taşıyor."
Profesör Claudio Castelnovo, Yoğun Madde Fiziği Teorisi, Cavendish Laboratuvarı, şuraya, "Bu sistemlerde gözlemlenen yavaş gevşemenin (ortaya çıkan dinamik fraktal davranıştan kaynaklanan), düzensizliğin olmadığı sistemlerde camsı görünümün ortaya çıkması için olası yeni bir paradigmayı ortaya koymak için kullanılıp kullanılamayacağını merak edebiliriz."
Dergi Referans:
- Jonathan Hallen ve ark. Temiz bir manyetik kristalde dinamik fraktal ve anormal gürültü. Bilim. DOI: 10.1126/science.add1644
