Нестандартные формы материи

Квазикристаллы, конденсат Бозе-Эйнштейна и квантовая химия.

Квазикристаллы - это физические тела, для которых свойственна симметрия, невозможная в рамках классической кристаллографии. С математической точки зрения, их структура представлена апериодичными мозаиками, замощение которых не содержит бесконечно больших периодических кусков. Это значит, что при любом сдвиге мозаика не останется неизменной - что, например, противоположно замощению из квадратов или правильных треугольников, обладающему трансляционной симметрией.

Относительно физических особенностей, можно отметить их механическую упругость, диамагнетические и парамагнетические свойства (последние проявляются в сплавах марганца Mn), а также необычный принцип изменения электрического сопротивления, которое, подобно полупроводникам, с повышением температуры только возрастает. Довольно интересным является факт, что структура квазикристаллов может быть описана как проекция геометрических тел высшей размерности. что выполнимо при использовании дополнительного трёхмерного физического подпространства.

Конденсат Бозе-Эйнштейна - ещё одна "нестандартная" форма материи; это агрегатное состояние вещества, представленного множеством бозонов (частиц с целым спином, которые подчиняются одноимённой статистике Бозе-Эйнштейна) при сверхнизких температурах. Из этого следует уникальное свойство конденсата Бозе-Эйнштейна - проявление квантовых эффектов на макроскопическом уровне. Отсюда и огромный простор для экспериментальных исследований квантовомеханических явлений, от "традиционных" опытов с коллапсом волновой функции до моделей сверхтекучести и сверхпроводимости. На фотографии ниже можно увидеть, насколько же сильно меняется график распределения скоростей при переходе атомов рубидия в состояние конденсата Бозе-Эйнштейна.

Квантовая химия - область науки, расположившаяся на стыке химии, а также квантовой и релятивистской физики. Она исследует особенности химических процессов, для которых критично учитывать микроскопические эффекты - например, при их проведении при сверхнизких температурах и давлениях или же при реакциях со сверхмассивными атомами. К ним относятся и исследования сверхпроводящих материалов, обладающих нулевым электрическим сопротивлением. Как выдающиеся объекты квантовой химии можно рассмотреть два вещества - флеровий из группы свинца и оганесон из группы благородных газов. Несмотря на предсказания классической теории, из-за релятивистских эффектов оба этих вещества обладают противоположными свойствами: немногочисленные эксперименты показывают, что флеровий - благородный газ, а оганесон - это пластичный металл.