Neue Glasforschung erschüttert ein bekanntes Rätsel um das Material und schafft einige aufregende Neuigkeiten über die Zustände der Materie.
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Rätsel gelöst
Das Rätsel beginnt damit, zu verstehen, was passiert, wenn Sie auf einen Kristall zoomen. Durch das Mikroskop sehen Sie eine geordnete Anordnung der Atome. Sogar beabstandet und verständlich. Im Gegenteil, zoomen Sie auf ein Stück Glas und Sie. 'Ich werde etwas chaotischeres sehen. Das Bild wird eher wie ein Sandhaufen aussehen, ungeordnet. Hier wird es interessant.
Die hochgeordneten Kristalle machen sie mathematisch leicht verständlich. Physiker auf der ganzen Welt haben Theorien entwickelt, die uns helfen, die Kristalleigenschaften und ihren Wert in der Technik zu verstehen. Dinge wie wie sie unter Temperaturänderung und anderen Belastungen wirken.
Aber das unordentliche Glas ist im Grunde unerklärlich. Es kann kein Ansatz vereinbart werden, um seine physische Zusammensetzung und sein Verhalten zu erklären. Die ungeordnete Natur des Materials erlaubt es nicht, es in das Regelbuch zu schreiben.
Dieses Problem irritiert die Physiker seit über 30 Jahren. In der Forschungsgemeinschaft tobte die Debatte, ob eine mysteriöse „Übergangsphase“, die in theoretischen Modellen anderer ungeordneter Materialien vorhanden ist, die Antwort auf das Glasgeheimnis sein könnte.
Harte Arbeit von Hand
Dutzende handgeschriebener Seiten algebraischer Berechnungen und mit ein wenig Hilfe aus der Welt der Teilchenphysik hat der Postdoktorand der Duke University, Sho Yaida, das jahrzehntealte Rätsel der Glasforschung gelöst.
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Yaidas Forschung bietet die Möglichkeit, dass Glas bei niedrigen Temperaturen in einem völlig neuen Materiezustand vorliegt. Dies beeinflusst, wie sie auf Hitze, Schall und Stress reagieren und unter welchen Bedingungen sie brechen.
Yaidas Berater und außerordentlicher Professor bei Duke sagte dass sie die Forschung nicht zu früh offenlegen wollten, da Teile der wissenschaftlichen Gemeinschaft davon überzeugt waren, dass der Übergang nicht existiert. „Sho zeigt, dass er existieren kann“, erklärt er.
Mit offensichtlicher Aufregung und Stolz wurde Charbonneau mit den Worten zitiert: "Momente wie diese sind der Grund, warum ich Wissenschaft mache."
Unendliches Denken ist der Schlüssel zu neuer Forschung
So unglaublich es auch klingen mag, Charbonneau erklärt, dass die Mathematik hinter diesen Materialien am einfachsten zu erklären ist, wenn man annimmt, dass sie in einem hypothetischen unendlichdimensionalen Universum existieren, und dann von dort weitergeht. In diesen hypothetischen Umgebungen können die Materialeigenschaften seinrelativ einfach zu berechnen. Ähnlich wie geordnete Materialien in unserem dreidimensionalen Universum berechnet werden können. Diese Methode der unendlichdimensionalen Universumsforschung könnte unser Verständnis für eine Reihe anderer "chaotischer" Materialien wie Kunststoff erschließen.
Ob Yaidas Glasforschung in der realen Welt eine nützliche Anwendung findet, muss noch ermittelt werden. Ihr Wert für die Physik ist jedoch unbestreitbar. Ein Schlüssel für diese unendlichen Dimensionsberechnungen ist die Existenz eines Phasenübergangs, der als „Gardner-Übergang“ bezeichnet wird benannt nach der bahnbrechenden Physikerin Elizabeth Gardner, die, wenn sie in verschiedenen Glasarten vorhanden ist, die Materialeigenschaften bei niedrigen Temperaturen radikal verändern könnte.
Der Phasenübergang, den die Duke-Forscher unter Verwendung des hypothetischen unendlichdimensionalen Universums bewiesen hatten, wurde von Physikern drei Jahrzehnte lang geleugnet, nachdem Studien in den 1980er Jahren die Berechnungen ergaben, dass er unter unseren bekannten dreidimensionalen Bedingungen nicht existieren konnteForschung eröffnet aufregende neue Türen für ein besseres Verständnis des Sachverhalts.
Quellen : Physical Review Letters , DukeToday ,