Kluczową rolę w takich badaniach odegrał Dov Levine Uniwersytetu Pennsylwanii, który wykazał, że kwazikryształy były w rzeczywistości okresowe. Dotyczyło to jednak wyższego wymiaru niż ten, w którym fizycznie istnieją, co w długofalowej perspektywie umożliwiło im opisanie mechanicznych oraz termodynamicznych właściwości kwazikryształów.
Czytaj też: Naukowcy testują granice między fizyką klasyczną a kwantową. Posłużyły do tego dwie kulki
Publikacja na ten najnowszych postępów jest obecnie dostępna w Nature Physics. Jej autorzy opisują działania poświęcone identyfikacji dodatkowego wymiaru przestrzennego. Jest to dość niezgodne z logiką, wszak otoczenie postrzegamy jako trójwymiarową przestrzeń. Jednym z przykładów obiektów łamiących tę regułę jest hipersześcian.
Takowy składa się z ośmiu sześciennych komórek, których nie da się zwizualizować, ale jednocześnie można go przedstawić za pomocą jego projekcji. Naukowcy z Niemiec i Izraela postanowili zgłębić tę koncepcję. Wspólnymi siłami doszli do wniosku, iż kryształy o wyższych wymiarach warunkują właściwości mechaniczne kwazikryształów, ale i topologiczne.
Czwarty wymiar występujący w kwazikrysztale stanowił obiekt badań, które mogą zaowocować postępami w badaniach nad strukturą wszechświata
Ta ostatnia dziedzina, tj, topologia, odnosi się do właściwości geometrycznych pozostających niezmiennymi przy ciągłych odkształceniach. W tym przypadku chodzi o właściwości obiektów w więcej niż trzech wymiarach. Płynące z tego typu eksperymentów wnioski powinny okazać się pomocne chociażby w kontekście badań nad strukturą wszechświata czy projektowaniem algorytmów obliczeń kwantowych.
Analizując wzorce interferencji fal elektromagnetycznych powierzchniowych członkowie zespołu badawczego poczynili bardzo istotną obserwację. Mianowicie, pomimo różnic pomiędzy poszczególnymi wzorami, ich właściwości topologiczne w dwóch wymiarach nie mogły być użyte do ich rozróżnienia. Aby tego dokonać, czyli zyskać możliwość rozróżnienia, konieczne okazało się odniesienie do pierwotnego kryształu o wyższym wymiarze.
Czytaj też:119 dni eksperymentu zmieniły fizykę jądrową. Naukowcy dokonali niemożliwego
Co więcej, autorzy ostatnich badań zorientowali się, iż dwa różne wzorce topologiczne fal powierzchniowych – w toku pomiarów po określonym przedziale czasowym – wydawały się identyczne. Taki przedział był jednak liczony w attosekundach, czyli skali, na której nie jest w stanie operować człowiek bez specjalistycznego sprzętu. Na potrzeby zorganizowanych eksperymentów ich autorzy skorzystali z możliwości skaningowej optycznej mikroskopii bliskiego pola i mikroskopii elektronowej z fotoemisją dwufotonową.