ششمین حالت ماده

ششمین حالت ماده کشف شد

فیزیک‌دانان اکنون با پنج حالت ماده یعنی جامد، مایع، گاز، پلاسما و چگالش بوز-اینشتین آشنایی دارند. اکنون به نظر می‌رسد که دانشمندان در شرف کشف گروه کاملا جدیدی از ماده هستند، ماده‌ای که تماما بر اساس ریاضیات بنا شده است.

فیزیک‌دانان با 5 حالت ماده یعنی جامد، مایع، گاز، پلاسما و چگالش بوز-اینشتین آشنایی دارند. اکنون به نظر می‌رسد که دانشمندان در شرف کشف نوع جدیدی از ماده هستند که تماما بر اساس ریاضیات بنا شده است.

به گزارش خبر آنلاین فیزیک‌دانان اکنون با پنج حالت ماده یعنی جامد، مایع، گاز، پلاسما و چگالش بوز-اینشتین آشنایی دارند. اکنون به نظر می‌رسد که دانشمندان در شرف کشف گروه کاملا جدیدی از ماده هستند، ماده‌ای که تماما بر اساس ریاضیات بنا شده است.

به گزارش نیوساینتیست، نیلز باس، ریاضی‌دان دانشگاه علم و صنعت نروژ در استکهلم، راه‌های احتمالی فراوانی را که عناصر می‌توانند بر اساس آن با یکدیگر پیوند بخورند، کشف کرده است.

باس هنگام انجام تحقیقات خود در زمینه توپولوژی - شاخه‌ای از ریاضیات برای مطالعه مشخصاتی که اجسام به دلیل شکلشان به دست می‌آورند- به این کشف دست یافته است. توپولوژی به طور خاص شکل‌های مختلفی از اجسام را بررسی می‌کند که آنها در صورت خم شدن یا فشرده شدن به خود می‌گیرند. برای مثال، دونات (نوعی شیرین حلقوی توخالی) و فنجان چای توپولوژی یکسانی دارند: این امکان وجود دارد که با فشرده کردن دونات و بدون از بین بردن سوراخ میانی، آن را به شکل فنجان تبدیل کنید.

باس مشغول مطاله حلقه‌های برونی (Brunnian Rings) بود، مجموعه‌ای از حلقه‌ها که به یکدیگر وصل هستند اما با بریدن تنها یکی از حلقه‌ها، می‌توان همه آنها را از هم جدا کرد. حلقه‌های بورومین (Borromean Rings) مشهورترین مثال از این حلقه‌ها هستند: هر کدام از سه حلقه بورومین تنها از میان یکی دیگر از حلقه‌ها عبور کرده است و بریدن یکی از حلقه‌ها، همه آنها را از هم جدا می‌کند.

باس نشان داد که امکان ایجاد اتصالات به مراتب بیشتری وجود دارد: علاوه بر اتصال برونی برای چهار عضو یا بیشتر، مجموعه‌هایی از اتصالات برونی که به روش برونی به یکدیگر متصل شده‌اند، می‌تواند اشکالی را خلق کنند که باس آنها را ابرساختار (Hyperstructures) می‌نامد.


ابرساختارها و رایانه‌های کوانتومی
در سال 1970 / 1349، ویتالی افیموف که اکنون استاد دانشگاه واشنگتن است، پیش‌بینی کرد که توپولوژی حلقه‌های بورومین، به صورت فرمی از پیوند بین سه ذره که تا آن زمان ناشناخته بود، در طبیعت منعکس می‌شود. در پنج سال اخیر، دانشمندان ثابت کرده بودند که برخی از این پیوندها، می‌تواند در سیستم‌های فیزیکی رخ دهد. در سال 2006 / 1385، محققان وضعیت افیموف را در یک گاز از اتم‌های فوق شرد سزیم کشف کردند: هر اتم یک اتصال تک به اتم‌های دیگر داشت، اما برداشتن یکی از اتم‌ها همه آنها را به هم می‌ریخت.

سپس در سال 2010 / 1389، محققان ژاپنی حلقه‌های بورومین را در پیوندهای بین هسته اتم‌ها کشف کردند. باس می‌گوید: «به نظر می‌رسد که این ساختارها به صورت دستورالعملی از آنچه می‌توان در دنیای واقعی ساخت عمل می‌کنند.»

اما ابرساختارهای باس توپولوژی ذاتا متفاوتی با هر چیز دیگری دارند که تا کنون در طبیعت مشاهده شده است. باس تصور می‌کند که اگر بتوان گروه‌های ذرات را مجبور کرد تا به این روش به هم متصل شوند، موادی را شکل می‌دهند که مشخصات آنها تاکنون مشاهده نشده است. وی می‌گوید: «وقتی شما به یک مرحله بالاتر می روید، از نظر ریاضی چیز کاملا جدیدی اتفاق می‌افتد. من حدس می‌زنم که در دنیای واقعی نیز همین طور باشد.»

باس به همراه ند سیمن از دانشگاه نیویورک قصد دارد تا روش ساختن این ابرساختارها را کشف کند. سیمن که در سال 1997 / 1376، حلقه‌های بورومین را با استفاده از رشته های دی.ان.ای ایجاد کرد می‌گوید: «به نظر می‌رسد که ریاضیات پیشگویی خوب از واقعیت باشد. من خیلی امیدوارم که تلاش ما به نتیجه برسد.»