Dziwne powiązanie między sferium a helem

Sferium to dziwny, hipotetyczny materiał, który powstaje, gdy dwa elektrony są ograniczone do powierzchni kuli.

Ta substancja jest dzieckiem mózgu Pierre-Francois Loos i Petera Gilla z Australian National University w Canberze, który po raz pierwszy ujawnili w zeszłym roku. Dziś kontynuują eksplorację jego właściwości i zachowania i stanowią ciekawą niespodziankę.

Mówią, że sferium jest jednym z niewielu układów kwantowych, dla których możliwe jest dokładne rozwiązanie równania Schrodingera opisującego jego stan dla pewnej części widma energii. Ale to nie jest niespodzianka.

Proste, rozwiązywalne modele są bardzo interesujące dla fizyków, ponieważ mogą ujawnić ważne właściwości układu kwantowego bez trudnej do rozwiązania matematycznej złożoności, która zwykle się pojawia. Ale liczbę dokładnie rozwiązywalnych układów kwantowych można policzyć na palcach jednej ręki.

Tak więc w ciągu ostatnich kilku lat fizycy kwantowi poszukiwali tak zwanych modeli quasi-rozwiązywalnych, które można dokładnie rozwiązać, ale tylko w ograniczonej części widma energetycznego. Te okazują się być liczniejsze i przez to bardziej przydatne. Ich rozwijanie stało się nie lada sztuką.

Spherium należy do tej kategorii. A Loos i Gill nie mają na myśli żadnej starej sfery. Opracowali właściwości różnych sfer d-wymiarowych (sfera d to powierzchnia kuli wymiarowej d+1).

Niespodzianką jest to, że elektrony uwięzione na powierzchni 3-sfery (tj. na powierzchni kuli 4-D) zachowują się w niezwykle podobny sposób do elektronów zamkniętych w rzeczywistej przestrzeni 3D. Dlatego argumentowaliśmy, że 3-sferium może być najbardziej odpowiednim modelem do badania rzeczywistych układów atomowych lub molekularnych, mówią Loos i Gill.

Wskazują w szczególności na podobieństwo właściwości jonów 3-sferu i helu. Pod pewnymi względami nie jest to trudne do wyobrażenia. Wyraźnie mamy nadzieję, że sferium pomoże im również zrozumieć inne systemy.

To ciekawe i pełne pewnego rodzaju obietnicy. Loos i Gill wydają się sugerować, że chemia sferium – sposób, w jaki łączy się ze sobą – zapewni nowy sposób badania kwantowego zachowania prawdziwych cząsteczek i sztucznych atomów.

A jeśli tak, to kto może powiedzieć, że nie ma układu okresowego sfer z 3, 4 i więcej elektronami, który może również dawać wyniki quasi rozwiązywalne? Chemia kwantowa może nigdy nie być taka sama. Myślę, że Loos i Gill będą gorączkowo pracować, aby nas o tym powiadomić.

Nr ref.: arxiv.org/abs/1004.3641 : Podekscytowane Stany Spherium

ukryć