Τετάρτη, 11 Σεπτεμβρίου 2013

Σε κρυστάλλους η «πιο όμορφη» μαθηματική συμμετρία

Μια πολύπλοκη μορφή -μέχρι σήμερα καθαρά θεωρητικής- μαθηματικής συμμετρίας, που συνδέεται με τη θεωρία των χορδών στην φυσική και η οποία έχει αποκληθεί «ίσως η πιο όμορφη δομή στα μαθηματικά», παρατηρήθηκε για πρώτη φορά στη στερεή φυσική πραγματικότητα, σε εργαστηριακά πειράματα βρετανών και γερμανών φυσικών με «εξωτικά» μαγνητισμένα κρύσταλλα.
 
  Η συγκεκριμένη συμμετρία, που αποκαλείται Ε8, ανακαλύφθηκε για πρώτη φορά στα τέλη του 19ου αιώνα. Χονδρικά, αποτελείται από ένα οκτώ διαστάσεων αδαμαντοειδές πλέγμα σφαιρών, που η κάθε μια τους περιβάλλεται από άλλες 240.
Οι διαστάσεις της δομής της δεν αφορούν κατ’ ανάγκην τον χώρο, όπως τον αντιλαμβανόμαστε στις τρεις διαστάσεις του, αλλά αντιστοιχούν σε ποικίλους βαθμούς «μαθηματικής ελευθερίας», όπου κάθε διάσταση αντιπροσωπεύει μια διαφορετική μεταβλητή.

Στη δεκαετία του ΄70 η Ε8 επανεμφανίστηκε, αυτή τη φορά σε υπολογισμούς για τη θεωρία των χορδών, τη βασική υποψήφια για τη «θεωρία του παντός» στη φυσική, προκειμένου να ερμηνευθούν όλες οι δυνάμεις στο σύμπαν.
Προς το παρόν πάντως, η θεωρία των χορδών δεν έχει αποδειχτεί πειραματικά.
Το 2007, ο φυσικός Γκάρετ Λίζι (που είναι εξίσου διάσημος ως…σέρφερ στη Χαβάη) χρησιμοποίησε τη συμμετρία Ε8 ως βάση για μια φιλόδοξη εναλλακτική «θεωρία του παντός» που μπορεί να περιγράψει όλα τα σωματίδια και τις μεταξύ τους αλληλεπιδράσεις, ενώ είναι αυτός που την χαρακτήρισε «την πιο όμορφη μαθηματική δομή που υπάρχει».
Τώρα, για πρώτη φορά, σύμφωνα με το Physics World και το New Scientist, οι φυσικοί εντόπισαν την «υπογραφή» της Ε8 σε ένα πολύ διαφορετικό «βασίλειο» - τα πειράματα σε σούπερ-παγωμένα μαγνητικά κρύσταλλα. Η σχετική εργασία παρουσιάστηκε στο περιοδικό “Science”.
Ο Ράντου Κολντέα από το Εργαστήριο Κλάρεντον του Τμήματος Φυσικής του πανεπιστημίου της Οξφόρδης στη Βρετανία και οι συνεργάτες του από το Κέντρο Χέλμχολτς του Βερολίνου και το πανεπιστήμιο του Μπρίστολ έψυξαν ένα κρύσταλλο κοβαλτίου και νιοβίου μέχρι τους 0,04 βαθμούς Κελσίου πάνω από το απόλυτο μηδέν (-273,15 βαθμοί).
Οι φυσικοί, εφαρμόζοντας ένα ισχυρό μαγνητικό πεδίο 5,5 Τέσλα, διαπίστωσαν ότι η ιδιοστροφορμή ή ιδιοπεριστροφή (spin) των ηλεκτρονίων, δηλαδή πιο απλά η περιστροφή γύρω από τον άξονά τους, γινόταν με βάση τις μαθηματικές σχέσεις της συμμετρίας Ε8, αν και παραμένουν μυστηριώδεις οι λόγοι που αυτό συνέβη.
Σύμφωνα πάντως με τις πρώτες εκτιμήσεις, όπως δήλωσε ο Ρόμπερτ Κόνικ από το Εθνικό Εργαστήριο Μπρουκχέιβεν των ΗΠΑ, αν και είναι σημαντικό ότι η συμμετρία Ε8 έγινε πιο χειροπιαστή χάρη σε αυτά τα πειράματα, αυτό δεν λέει κάτι υπέρ της θεωρίας των χορδών ή της «θεωρίας του παντός» του Λίζι.

Δεν υπάρχουν σχόλια:

Δημοσίευση σχολίου