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科學對奇怪的結果並不陌生,不直覺的結果,但是對於真正的破壞性怪異,您只是無法擊敗量子力學。在亞原子量表上處理物理學,有時會出現比科學更多的哲學- 偶爾的問題似乎更令人困惑比答案。
烏得勒支大學物理學家本週回答了一個這樣的問題。在一項發表的研究中自然物理學,他們研究了在稱為分形的幾何結構中排列時,亞原子顆粒的有趣量子行為。
分形是數學中最刺激和美麗的概念之一。它們本質上是表現出稱為“自相似性”的形狀:您可以根據自己的意願放大任何部分,並且總是會看到相同的原始形狀。
即使您自高中以來就沒有做數學,仍然會遇到它們 - 分形環繞著我們。我們可以在星系的形狀和行星的軌道,在冬天,他們像雪花一樣從天上掉下來。


最彎曲的特性之一是它們的尺寸。我們已經習慣了一個物體的尺寸非常簡單:我們生活在一個三維世界中,而紙上的圖紙以及平地公民,用兩個。但是分形不會按照正常規則進行:它們的尺寸不是全數字。例如,科赫雪花的尺寸為1.26186。
這Sierpinski三角形是這樣的分形。它是通過將(驚喜!)三角形拆分為四個相等部分的(驚喜!)來構建的,然後刪除了中央部分。然後,對於每個較小的三角形,您也這樣做。

使用一些數學知識,可以證明sierpinski三角形具有日誌的維度23 - 大約1.58。
現在,分形在數學世界中都非常好,在數學世界中,無限的限制和抽象邏輯可以替代物理定律,但是在現實世界中,小事的限制是有限制的。因此,團隊研究瞭如果他們建造了一個現實生活中的Sierpinski三角形,該三角形一直是分形到單個電子水平的。
首先,他們構建了由一氧化碳顆粒製成的框架。然後將電子以sierpinski三角形的形狀放置在這種原子“鬆餅錫”中。

電子牢固地存在於量子力學領域中,與經典物理學控制的物體不同,它們只能採用某些能量水平。因此,通過指定特定的能級,實驗者可以將電子固定到特定狀態。使用此技術,團隊可以在不同能量下與與顆粒相關的波形成像。
一旦他們在這些各個州擁有三角形的波形,他們就計算出尺寸 - 他們發現了一些令人興奮的東西。電子遺傳了分形維度,就像它們生活在1.58維度一樣 - 就像Sierpinski三角形一樣。
“從理論上的角度來看,這是一個非常有趣且開創性的結果,”解釋了研究共同參議員Cristiane de Morais Smith。 “它打開了一系列的全新研究,提出了諸如:以下問題:將電子限制在非整數維度上是什麼意思?它們是否在一個維度或二維中表現更像?
“分形已經具有大量應用,因此這些結果可能會對量子量表的研究產生重大影響。”