一位物理学家似乎发现了一个神秘的新发现,重新引发了一场长达 30 年的争论在一块普通的玻璃中。
几十年来,人们一直在现实生活中的材料中寻找这种无法解释的相变,现在我们有了证据,世界各地的科学家正在试图了解它对宇宙中各种无序系统(从液体到物质)意味着什么。气体、颗粒和星系。
由杜克大学物理学家 Sho Yaida 领导的这一发现可以将这种奇怪的新物质状态从假设的无限维度领域带入现实。
它在物理学界引起了不小的轰动。
“我们发现了过渡的迹象,但我们不敢说这是过渡的证据,因为社区的一部分人说它不可能存在,”团队成员之一说道,帕特里克·夏博诺。
“Sho 所展示的是它可以存在。”
这个谜团基于这样一个事实:如果你放大晶体来观察它的底层结构,你会发现一个和对称的原子阵列。但仔细观察一块普通的玻璃,你会发现除了混乱之外什么也没有。
这使得研究玻璃和其他表现出类似缺乏原子序的材料变得异常困难,因为目前还没有既定的理论来解释它们对热或破裂等因素的反应行为。
当 Yaida 和他的团队研究一块普通玻璃中的随机混乱时,他们意识到它的内部结构是- 材料似乎在低温下经历了奇怪的相变,从而产生了新的物质状态。
根据他们的计算,这种新状态可能会影响材料对热量和声音等事物的反应,以及它在压力下如何以及何时破裂。
这个阶段被称为复制对称破缺,之前已经在具有六个以上维度的假设系统中得到了证明——这是。
但这一次,杜克大学的研究人员表明,它可能发生在只有三个空间维度的非常真实的物体中。
“我知道这会带来麻烦”Charbonneau 告诉 Gizmodo 的 Ryan F. Mandelbaum。
“我不知道到什么程度。我知道这个问题的名声,但不知道他们的性格。我不知道谁会高兴,谁会被说服,谁会反对。 ”
根据他们的计算,研究小组发现,在低温下玻璃中存在一个点,原子在整个材料结构中以几种不同的配置排列。
换句话说,这不仅仅是一种混乱的排列——复制品对称性破缺会产生一大堆随机模式。
雅达首次在计算中找到了三维“不动点”——这是相变存在的关键先决条件。
下面您可以看到早期的计算(左),它未能在三个维度中找到固定点,而 Yaida 的计算在右侧,它找到了线条重叠的固定点:
矢田翔
“这样的时刻就是我从事科学研究的原因,”他在一份新闻声明中说道。
“这只是一个点,但对这个领域的人来说意义重大。它表明人们在七八十年代发现的这种奇特的东西确实与这个三维世界有物理关联。”
但并非所有人都相信。曼彻斯特大学的英国物理学家迈克尔·摩尔一直在另一种称为自旋玻璃的系统中寻找这种相变,并表示杜克大学团队提供的证据还不够。
“我不认为这篇论文有错。这只是非常推测性的,”他告诉 Gizmodo。 “我也不认为我们的方案是严格的。但这表明他们的情况不太可能是正确的。”
雪城大学物理学家 M. Lisa Manning表达了类似的反对意见目前的计算被认为是完整的,但 Yaida 和他的团队走在正确的轨道上。
真正的考验将是研究人员是否可以利用他们的预测来真正寻找这种新的物质状态——如果他们能做到这一点,我们将不仅仅是数学来证明冷却玻璃引起的原子怪异,并且可以打开的新应用程序。
“事实上,这种转变可能实际上存在于三个维度,这意味着我们可以开始认真寻找它,”夏博诺在一份新闻声明中说道。
“它会影响声音的传播方式、吸收多少热量以及信息的传输。如果你开始剪切玻璃,它会如何屈服,会如何破裂。”
该研究发表于物理评论快报。