物理學家創造出了量子分形

物理學家創造出了一種被稱為量子分形的奇異結構，從中可以揭示出電子的許多新奇特性和奇怪的行為表現。

分形是幾何學上的術語，分形圖案常見的重要特徵是局部和整體高度相似，一直遞歸地自我重複：把局部放大後，看起來和原圖形一模一樣。它們在自然界中很常見。例如，羅馬花椰菜的一小簇是整個花簇的一個分支，而在不同尺度下它們具有自相似的外形。閃電分裂成許多分支，每個分支又具有相同的分叉結構。此外，分形不具有通常的整數維度，也就是說它們不是二維平面和一維的線，而是介於兩者之間的某個維度；數學上，稱之為分數維度。

但是在微觀量子領域，分形並不是那麼容易實現的。現在，科學家在銅表面上用一氧化碳分子來創造人工量子分形。

銅表面的一氧化碳分子極其內部的電子構成的近似謝爾賓斯基三角形結構|Kempkes et al., Nature Physics

研究人員在11月12日的《 Nature Physics》上報告說，在一氧化碳分子之間，銅元素中的電子在三角形內形成了一個小三角形的分形形結構，這被稱為謝爾賓斯基三角形。

謝爾賓斯基三角形A Sierpinski triangle(Solkoll/Wikimedia Commons)

當然，完整的謝爾賓斯基三角形將包含無限數量的三角形，因此研究人員只是創建了它的近似結構，其重複結構中包含了足夠多的三角形。以至於分形中的電子繼承了分數維度的特徵：通過計算電子的波函數，研究人員發現電子被限制在謝爾賓斯基三角形的奇怪維度上，而波函數則相應地繼承了相關的特徵。

在這種情況下，科學家發現電子所在空間的維度約等於謝爾賓斯基三角形的維度，即1.58。

荷蘭烏得勒支大學的物理學家Cristiane Morais Smith說，「從理論的角度來看，這是一個非常有趣且具有開創性的結果。」

目前，科學家還不知道電子在分數維度上的表現得如何。「我們的工作延伸到了一個完全未知的領域。」

本文譯自 sciencealert，由譯者 majer 基於創作共用協議(BY-NC)發布。

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