物理學家將電子爭論成量子分形

時間:2018-11-19 21:09:33 編輯:xiaobai/彩虹島 瀏覽:

物理學家將電子爭論成量子分形

結構內的電子表現得好像它們生活在一定數量的維度中

Sierpinski三角形和量子分形

電子 變成分形稱為Sierpinski三角形(右)的分形在量子領域(左)中形成,如圖所示,表示銅表面上的電子密度。

物理學家創造了一種奇怪的稱為量子分形的結構,這種結構可以揭示新的和奇怪的電子行為類型。

分形是在不同長度尺度上重復的模式:放大并且結構看起來與遠處相同。它們在自然界中很常見。例如,花椰菜莖看起來像是整個頭部的微型版本。雷擊分裂成許多分支,每個分支具有與整個螺栓相同的分叉結構。

但是在微小的量子領域,分形并不是那么容易實現的。現在,科學家通過將一氧化碳分子置于銅表面上來人工創造量子分形。研究人員在11月12日的“ 自然物理學”雜志上報告說,在分子之間,銅中的電子在三角形內形成一個三角形的分形形狀,稱為Sierpinski三角形(SN Online:12/30/02)。一個完整的Sierpinski三角形將包含無限數量的三角形,因此研究人員創建了該形狀的近似值,其重復結構具有足夠的三角形。

居住在分形中的電子不像我們其他人一樣生活在三維中。它們也不存在于平坦的二維世界或一維線中。相反,它們占據了一個中間的,分數維的維度。在這種情況下,科學家發現電子的壽命大約是Sierpinski三角形預期的維數,即1.58。

當限制在一維或二維時,量子粒子往往以不尋常的方式起作用(SN:10/20/16,第6頁)。荷蘭烏得勒支大學的物理學家Cristiane Morais Smith說,科學家還不知道電子在分數維上的表現如何。“從我們的工作中可以得到的是完全未知的領域。”

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