Το 2011 ο Ισραηλινός Daniel Shechtman από το Τεχνολογικό Ινστιτούτο Technion της Χάιφα, βραβεύθηκε με το Νομπέλ Χημείας για την προ ετών ανακάλυψη των οιονεί κρυστάλλων ή ψευδοκρυστάλλων ή ημικρυστάλλων (quasicrystal). Το 1982 μελετώντας ένα κράμα αλουμινίου-μαγγανίου στο ηλεκτρονικό του μικροσκόπιο ανακάλυψε κάτι που σύμφωνα με όλα τα εγχειρίδια κρυσταλλογραφίας της εποχής, ήταν απολύτως αδύνατο. Παρατηρούσε μια δεκαπλή συμμετρία. Οι κρύσταλλοι μπορούσαν να έχουν αριθμούς συμμετρίας 1, 2, 3, 4 και 6 (δηλαδή, το πόσες φορές το σχήμα θα φαίνεται ακριβώς το ίδιο καθώς ολοκληρώνει μια πλήρη περιστροφή 360^ο).

Στην κλασική κρυσταλλογραφία, ο ορισμός του κρυστάλλου απαιτούσε η διάταξη των ατόμων να δημιουργεί γεωμετρικά σχήματα που να γεμίζουν πλήρως τον χώρο, επαναλαμβάνοντας το ίδιο μοτίβο, σαν πλακάκια που πρέπει να καλύψουν τέλεια το πάτωμα. Τα τρίγωνα, τα τετράγωνα και τα εξάγωνα ταιριάζουν τέλεια και δεν αφήνουν κενά μεταξύ τους. Τα πεντάγωνα, τα επτάγωνα, τα οκτάγωνα και τα δεκάγωνα δεν μπορούν γεμίσουν έναν επίπεδο χώρο χωρίς κενά ή χωρίς επικάλυψη μεταξύ τους. Ο Shechtman παρατήρησε έκπληκτος στο μικροσκόπιο κατί που δεν έπρεπε να υπάρχει: τα άτομα του κράματος να σχηματίζουν ένα μοτίβο 10-πλής συμμετρίας.

Ο Roger Penrose, όμως, την δεκαετία του 1970, είχε ήδη ένα παραθυράκι στους κανόνες της γεωμετρίας, χρησιμοποιώντας όχι ένα, αλλά δύο διαφορετικά «πλακάκια» στην πλακόστρωση. Το κόλπο του βρισκόταν στον τρόπο που μπορούσαν να ενωθούν. Δεν άφηναν απολύτως κανένα κενό. Καθώς τα πλακάκια ενώνονταν μεταξύ τους, σχημάτιζαν δεκάκτινα αστέρια και πεντάγωνα. Και έτσι εμφανίζόταν η πενταπλή ή δεκαπλή συμμετρία. Και το πιο εντυπωσιακό το μοτίβο δεν επαναλαμβάνεται ποτέ ακριβώς το ίδιο! Η ανακάλυψη του Penrose θεωρήθηκε απλά ως ένα πανέξυπνο, καθαρά θεωρητικό μαθηματικό παιχνίδι, χωρίς καμία σχέση με τον πραγματικό κόσμο.

Μελετώντας το κράμα αλουμινίου-μαγγανίου, ο Dan Shechtman μας έδειξε ότι η ίδια η φύση χρησιμοποιούσε τα «πλακάκια του Penrose» για να σχηματίσει ένα στερεό υλικό. Έτσι, το 1992, η Διεθνής Ένωση Κρυσταλλογραφίας αναγκάστηκε να αλλάξει τον επίσημο ορισμό του κρυστάλλου για να συμπεριλάβει το νέο είδος των οιονεί κρυστάλλων και ο Shechtman να πάρει το Νόμπελ Χημείας το 2011.

Οι οιονεί κρύσταλλοι κάνουν τώρα την εμφάνισή τους και στην κοσμολογία. Σε μια πρόσφατη δημοσίευση με τίτλο «Spacetime Quasicrystals» οι φυσικοί Latham Boyle και Σωτήριος Μυγδαλάς, υποστηρίζουν ότι ο χωροχρόνος θα μπορούσε να έχει την γεωμετρική δομή των οιονεί κρυστάλλων με το πλεονέκτημα του μη επαναλαμβανόμενου μοτίβου. Το βίντεο που ακολουθεί μας εξηγεί με περισσότερες λεπτομέρειες τι είναι οι Οιονεί Χωροχρονικοί Κρύσταλλοι των Boyle και Μυγδαλά:

Κατηγορίες:ΚΟΣΜΟΛΟΓΙΑ, ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΑ, ΣΥΜΠΑΝ

Ετικέτες: Dan Shechtman, PHYSICS, Roger Penrose