Физики придумали первый танцующий кристалл
Кристалл кварца. Фото: Didier Descouens
Физики-теоретики из Канады и США спрогнозировали существование кристалла, элементы которого находятся в непрерывном движении. Последнее обусловливает их свойства симметрии, получившие название хореографического порядка. Результаты своих исследований авторы опубликовали в журнале Physical Review Letters, а кратко о них сообщает Physics.
Обычные кристаллы определяются как твердые тела, в которых частицы формируют упорядоченную структуру, называемую кристаллической решеткой. В ней атомы или молекулы совершают небольшие колебания около положения равновесия, но в среднем находятся в статическом (неподвижном) состоянии.
Хореографический двумерный кристалл
На представленном учеными изображении стрелки показывают направления движения частиц в двумерном кристалле. Первоначально частицы находятся в вершинах треугольников, вдоль сторон которых осуществляется их перемещение.. Изображение: L. Boyle et al
В своем исследовании физики-теоретики впервые описали новый тип кристалла, по пространственной решетке которого мигрируют атомы (или молекулы). Перемещение частиц носит организованный характер, что приводит к появлению нового типа симметрии, который ученые назвали хореографическим.
Видео: physics.aps.org
На проведение исследования первого соавтора работы, физика Латама Бойла из Окружного института теоретической физики в Ватерлоо, натолкнули работы по развертыванию космической обсерватории eLISA (Evolved Laser Interferometer Space Antenna) по поиску гравитационных волн. Последняя включает в себя три спутника, вращающихся вокруг Солнца.
Ученые добавлением четвертого спутника получили динамический аналог правильного тетраэдра. Полученную систему физики математически описали и предположили возможность существования (или создания) кристалла, обладающего схожей симметрией.
Специалисты не знают, встречаются ли описанные ими кристаллы в природе. По мнению ученых, движение атомов или электронов в твердых телах может приближенно подчиняться хореографической симметрии. Проверить это специалисты предлагают при помощи дифракционных методов, в частности, рентгеноструктурного анализа.