Vật chất ở thể mới: Vật chất toán học
Theo Wikipedia |
Chúng
ta đã có chất rắn, chất lỏng, chất khí, dạng plasma và thể Bose-Einstein . Có vẻ như thời điểm chúng ta phát hiện ra dạng vật chất
chủ đạo - một dạng mới của vật chất – dựa hoàn toàn vào toán học, đã đến.
Nils
Bass, nhà toán học tại Đại học Khoa học và Kĩ thuật Na uy ở Trondheim đã
phát hiện ra một phương thức mới để các thành phần vật chất liên kết
với nhau.
Ông
đã phát hiện điều này khi nghiên cứu lĩnh vực hình dạng học ( topology ) – ngành
khoa học về tính chất của vật chất mà các vật thể có chung nhờ vào hình
dáng của chúng.
Vòng Borrom (dưới, trái) và Brun (dưới, phải) được liên kết theo kiểu nếu chỉ cắt một phần, toàn bộ vòng sẽ bị tách rời.
Tác
động vào một mặt của vòng Brun để tạo ra một hình chữ C, những chữ C
này liên kết với nhau để tạo ra “siêu cấu trúc” phức tạp (dưới, to). Nếu
các hạt được kết nhóm theo cách này, chúng sẽ thể hiện những tính chất
chưa từng được biết tới từ trước đến nay.
Nó
liên quan tới các hình dạng đa dạng của vật chất khi chúng ta nén hoặc
uốn chúng. Ví dụ, một chiếc bánh rán và một chén trà có chung hình tròn,
thuật ngữ chuyên môn gọi là cùng hình dạng học. Chúng ta cũng có thể
nặn cái bánh rán thành hình chén trà nếu muốn.
Bass
chỉ ra rằng rất nhiều kiểu liên kết có thể được hình thành theo cách
này. Không chỉ là có bốn, năm thành phần hay nhiều hơn, mà sự liên kết
của nhiều tổ hợp liên kết này với nhau cũng theo kiểu Brun tạo ra cái mà
Bass gọi là “Siêu cấu trúc”.
Năm
1970, Vitany Efimov tiên đoán liên kết ba Borrom có thể được phản ánh
trong tự nhiên ở dạng nhóm ba yếu tố chưa được phát hiện ngày ấy. Những
nhóm như vậy gần đây đã được tìm thấy trong vật lý.
Năm
2006, “Trạng thái Efimov” được tìm thấy ở khí nguyên tử cesium siêu lạnh:
mỗi nguyên tử nối với từng nguyên tử còn lại, và tháo một mối nối thì
tất cả liên kết tan rã.
Năm
2010, các nhà nghiên cứu Nhật Bản tìm thấy vòng Borrom ở liên kết giữa
các nguyên tử lượng tử. “Những cấu trúc này phục vụ như một công thức
cho những gì chúng ta có thể tạo ra ở thế giới”, Bass nói.
Nhưng
siêu cấu trúc phức tạp của Bass có một sự khác biệt căn bản về hình
dạng học ( topology ) với tất cả những thứ ở trong tự nhiên. Nếu những nhóm hạt được
cấu trúc theo cách này, chúng sẽ tạo ra những dạng vật chất mà chúng ta
chưa từng thấy. Bass giảng giải: “Khi chúng ta đạt tới một cấp độ cao
hơn, một thứ hoàn toàn mới xảy ra một cách đơn giản toán học – và tôi
cho rằng điều này cũng sẽ xảy ra trong thế giới thực”.
Bass
đã kết hợp với Ned Seeman của Đại học Newyork để tìm cách tạo ra siêu
cấu trúc. “Toán học có vẻ là một nhà dự báo tốt của tự nhiên”, Seeman –
người tổng hợp vòng Borrom từ các đoạn ADN năm 1997 chia sẻ. “Chúng tôi
nghĩ rằng việc này sẽ thành công”.
Đọc tiếp ...
Đọc tiếp ...