EN MERKELIG VERDEN: I tillegg til fast form, væske og gass, kan materie under ekstremt kalde forhold opptre i en tilstand kalt Bose-Einstein-kondensat, som ble bekreftet gjennom grafikken over. Nye, kompliserte geometriske strukturer antyder imidlertid at det kan finnes enda merkeligere former materie kan ta. Illustrasjon: Wikimedia Commons
EN MERKELIG VERDEN: I tillegg til fast form, væske og gass, kan materie under ekstremt kalde forhold opptre i en tilstand kalt Bose-Einstein-kondensat, som ble bekreftet gjennom grafikken over. Nye, kompliserte geometriske strukturer antyder imidlertid at det kan finnes enda merkeligere former materie kan ta. Illustrasjon: Wikimedia CommonsVis mer

- Kan oppdage bisarre, ukjente materier

Ulikt noe annet som er oppdaget, sier NTNU-professor.

Hei, denne artikkelen er over ett år gammel og kan innholde utdatert informasjon

(Dagbladet): Alle kjenner til væskeform, fast form og gass fra det daglige. Mange har hørt om plasma, mens de mer eksotiske tilstandene Bose-Einstein-kondensat eller superfluider kanskje er forbeholdt de spesielt interessert.

Nå kan vi stå på terskelen til å oppdage helt nye former for materie, med potensielt ukjente egenskaper.

Ideen er framsatt av NTNU-matematiker og professor Nils Baas, og omtales både på leder- og artikkelplass i det anerkjente vitenskapsbladet New Scientist, i tillegg til Massachusetts Insititute of Technology-magasinet Technology Review.

Kaffe og smultringer Baas arbeider innen et felt kalt topologi, som handler om geometriske former, og hvordan disse kan strekkes, bøyes og knas - uten å brytes opp. For eksempel deler den smakfulle kombinasjonen smultringer og kaffekopper samme topologi.

Det er nemlig mulig å tøye ubrutt på smultringen slik at den får samme form som koppen (se animasjon her).

- Alle kjenner til knuter, men dette er også noe vi studerer innen matematikken. Disse knutene kan settes sammen i kjeder og bli noe vi kaller lenker, noe som er ganske komplisert å granske, sier Baas til Dagbladet.

KUTT ÉN: Og alt rakner. En såkalt Borromeisk ring (til venstre) er bundet svært sterkt sammen når alle tre sirkler er hele, men alt kollapser dersom én av dem brytes. Denne typen bindinger finnes også ute i naturen. Ved å skape hyperkompliserte utgaver av disse, mener NTNU-professor Nils Baas at vi kan finne hittil ukjente former for materie i den virkelige verden. Illustrasjon: Nils Baas
KUTT ÉN: Og alt rakner. En såkalt Borromeisk ring (til venstre) er bundet svært sterkt sammen når alle tre sirkler er hele, men alt kollapser dersom én av dem brytes. Denne typen bindinger finnes også ute i naturen. Ved å skape hyperkompliserte utgaver av disse, mener NTNU-professor Nils Baas at vi kan finne hittil ukjente former for materie i den virkelige verden. Illustrasjon: Nils Baas Vis mer

Et berømt eksempel på dette er Borromeiske ringer; tre sirkler som er tvunnet sammen på en slik måte at om du klipper bare én av dem, rakner hele konstruksjonen fullstendig.

Artikkelen fortsetter under annonsen

Ustabilt Tilsvarende bindinger finnes innen kvantemekanikken, en gren av fysikken som gransker verden på atomnivå og mindre. Under ekstremt kalde forhold kan tre cesiumatomer sammen danne slike sterke, eksotiske bindinger.

Men fjerner du bare ett av atomene blir faller de to resterende fra hverandre. Bindingene kan ikke eksistere i par.

- Dette er en helt naturlig analog til de Borromeiske ringene, sier Baas.

Denne såkalte Efimov-tilstanden ble forutsagt av fysiker Vitaly Efimov i 1970 og påvist i 2006.

Merkelige materier Ved å ta dette ett skritt videre, og lage svære «hyperstrukturer» av ringer av ringer av ringer etc. (se illustrasjon til høyre), gjør Baas en liknende forutsigelse. Han tror slike bindinger kan forekomme under spesielle forhold i naturen, selv om det er radikalt forskjellig fra noe som hittil er observert.

- Det forutsier korresponderende faser av høyere orden for materie i fysiske systemer, som blant annet kalde gasser, skriver han i en artikkel publisert på arxiv.org.

MATEMATIKKPROFESSOR Nils Baas ved NTNU har vakt oppsikt med forutsigelsen om hittil uoppdagede former for materie. Foto: Privat
MATEMATIKKPROFESSOR Nils Baas ved NTNU har vakt oppsikt med forutsigelsen om hittil uoppdagede former for materie. Foto: Privat Vis mer

- Det vil være en helt ny form for materie, kan du si, utdyper Baas til Dagbladet.

- Dersom dette faktisk finnes, hva kan det brukes til?

- Det er vanskelig å spå; det må nesten lages først. Men ta for eksempel superlederne. Da de først ble oppdaget var man usikker på hva de kunne brukes til, sier Baas.
 
Tar forbehold Men ideen kommer med forbehold. Selv om det ifølge Baas ikke er noe teoretisk hinder for at disse matematiske tilstandene forekommer ute i den virkelige verden, er dette bare en forutsigelse.

- Jeg vil ikke overselge dette, og har begge beina godt plantet på jorda. Det jeg har gjort er å konstruere strukturer av høyere orden, og gjort en forutsigelse om at disse også kan finnes i naturen. Så får fysikerne arbeide videre med dette. Men det er fortsatt mye arbeid som gjenstår, understreker Baas.

- Alt er lov Et annet spørsmål er om disse strukturene kan syntetiseres. Matematikeren har derfor startet et samarbeid med nanoteknolog og Kavlipris-vinner Nadrian Seeman, en pioner innen feltet DNA-nanoteknologi, for å finne ut om disse kompliserte ringene kan syntetiseres som DNA-molekyler.

En ting er iallfall sikkert: I kvantemekanikkens bisarre verden, er det meste lov, ifølge Nobelpris-vinner og fysiker Murray Gell-Mann.

«Alt som ikke er forbudt, er obligatorisk», har han sagt om måten partikler oppfører seg på. Sagt i klartekst: Om det ikke er noen god grunn til at partikler ikke kan omgås på én bestemt måte, må de de omgås på nettopp den måten, skriver Technology Review.

HYPERRINGER: Et eksempel på en svært komplisert ring, som består av ringer som er satt sammen av ringer etc., som kan fungere som en matematisk oppskrift på
HYPERRINGER: Et eksempel på en svært komplisert ring, som består av ringer som er satt sammen av ringer etc., som kan fungere som en matematisk oppskrift på Vis mer
EN SMULTRING kan i teorien bøyes og bendes på slik at den får samme form som en kaffekopp. Det er studien av slike såkalte topologiske egenskaper som nå kan ha satt fysikere på sporet av helt ny, bisarr og tidligere ukjent materie. Foto: AP Photo/Vismedia/SCANPIX
EN SMULTRING kan i teorien bøyes og bendes på slik at den får samme form som en kaffekopp. Det er studien av slike såkalte topologiske egenskaper som nå kan ha satt fysikere på sporet av helt ny, bisarr og tidligere ukjent materie. Foto: AP Photo/Vismedia/SCANPIX Vis mer