211service.com
Den mærkelige forbindelse mellem spherium og helium
Spherium er det underlige hypotetiske stof, der dannes, når to elektroner er begrænset til overfladen af en kugle.
Dette stof er hjernebarnet af Pierre-Francois Loos og Peter Gill ved Australian National University i Canberra, som de først afslørede sidste år. I dag fortsætter de deres udforskning af dens egenskaber og adfærd og dukker op en interessant overraskelse.
Spherium, siger de, er et af de få kvantesystemer, for hvilket det er muligt nøjagtigt at løse Schrodinger-ligningen, der beskriver dets tilstand for en bestemt del af energispektret. Men dette er ikke overraskelsen.
Simple løsbare modeller er af stor interesse for fysikere, fordi de kan afsløre vigtige egenskaber ved et kvantesystem uden den uoverskuelige matematiske kompleksitet, der normalt opstår. Men antallet af nøjagtigt opløselige kvantesystemer kan tælles på fingrene på én hånd.
Så i de sidste par år har kvantefysikere søgt efter såkaldte kvasi-opløselige modeller, som kan løses præcist, men kun over en begrænset del af energispektret. Disse viser sig at være flere og så mere nyttige. At udvikle dem er blevet til en ganske kunst.
Spherium falder ind under denne kategori. Og Loos og Gill mener ikke nogen gammel sfære. De har udarbejdet egenskaberne for forskellige d-dimensionelle kugler (en d-kugle er overfladen af en d+1 dimensionel kugle).
Overraskelsen er, at elektroner begrænset til overfladen af en 3-kugle (dvs. til overfladen af en 4-D kugle) opfører sig på en bemærkelsesværdig måde som elektroner begrænset til virkeligt 3D-rum. Vi har derfor argumenteret for, at 3-sfærium kan være den mest passende model til at studere virkelige atomare eller molekylære systemer, siger Loos og Gill.
De peger især på ligheden mellem egenskaberne for 3-sfærium- og heliumioner. På nogle måder er det ikke så svært at forestille sig. Håbet er klart, at spherium også vil hjælpe dem med at forstå andre systemer.
Det er interessant og fuld af en vis form for løfte. Det, Loos og Gill synes at antyde, er, at sfæriets kemi – måden det binder sammen på – vil give en ny måde at studere kvanteadfærden af rigtige molekyler og kunstige atomer på.
Og hvis det gør, hvem siger så, at der ikke er et periodisk system over kugler med 3, 4 og flere elektroner, der også kan give næsten løselige resultater? Kvantekemi bliver måske aldrig den samme. Jeg gætter på, at Loos og Gill vil arbejde febrilsk for at fortælle os det.
Ref: arxiv.org/abs/1004.3641 : Ophidsede tilstande af Spherium