הטבע שופע דפוסים יפים, כמו צורות מורכבות לכאורה של פתיתי שלג, קווי חוף, עננים ו צדפים.
אבל התקרב, ותראה שברים, כלומר אותה תבנית פשוטה ופשוטה החוזרת על עצמה בקנה מידה קטן יותר וקטן יותר.
כעת, חוקרים גילו כי אובייקט פשוט מתוצרת אנוש, לייזר, יכול גם ליצור דפוסים מורכבים מדהימים אלה - כפי שנחזה לראשונה לפני שני עשורים. הם דיווחו על תוצאותיהם ב -25 בינואר בכתב העת Physical Review A.
ניתן לחשוב על לייזר כתיבה המורכבת משתי מראות, עם חלקיקים קלים, או פוטונים, המקפצים קדימה ואחורה בין המראות, אמר סופר המחקר אנדרו פורבס, פרופסור לפיזיקה באוניברסיטת וייטווטרסנד, ביוהנסבורג. , דרום אפריקה. עם זאת, אחת המראות מפותלת כך שחלק מהפוטונים מתקפצים בזווית ונמלטים במקום להכות שוב במראה השנייה, אמר פורבס. אור הלייזר שאנחנו רואים מורכב מאותם פוטונים בורחים.
מדענים חזו לפני עשרות שנים שהאור הנמלט מהלייזר יכול באופן תיאורטי לייצר פרקטל בתנאים הנכונים. אבל מסתבר שזה לא המקרה.
במקום זאת, "מה שהיינו צריכים לעשות היה להסתכל בתוך הקופסה", אמר פורבס ל- Live Science.
כדי ליצור את השבר, הם השתמשו במראות המעוקלות של הלייזר והפכו אותם לעבודה כפולה כמעין "טלסקופ". במקרה זה, המראות היו מעוקלות באופן מיוחד שעיוות צורות כמו מראה של בית כיף. "מה שטלסקופ עושה זה שהופך דברים גדולים או דברים קטנים לגדולים", אמר פורבס. כך שבכל פעם שהאור מסתובב פעם אחת, מערכת הטלסקופ שלהם מגדילה אותו או מכווצת אותו. כתוצאה מכך, ב"מקום מסוים אחד, הוא מהווה את המבנה המצחיק הזה, המטורף באמת הזה "-" תמונה בתוך תמונה בתוך תמונה, "אמר. במילים אחרות: פרקטל.
החוקרים יצרו סוגים רבים של פרקטלים על ידי משחק עם עקמומם של המראות ובכך שינו את ההגדלה.
לאחר מכן הם בנו מערכת הדמיה שתפסה את השברים הפנימיים הללו והביאה אותם החוצה למסך. התבנית חוזרת רק עד שמגיעים לאורכי הגל של האור, ממש כמו שברים בטבע חוזרים רק עד שהתקרב לרמת האטום, אמר המחבר המשותף ג'והנס קורטייאל, מרצה בכיר לפיזיקה ואסטרונומיה באוניברסיטת גלזגו ב סקוטלנד. (במתמטיקה, לעומת זאת, פרקטלים חוזרים לאין סוף, כמו שקורה בערכת המנדלברוט המפורסמת.)
עד לנקודה זו, ככל הנראה אנשים הסתכלו על המקום הלא נכון בלייזר, אמר קורטייל.
"לא נראינו ממש במטוס הנכון, כך שזה לא הניסוי המושלם," אמר קורטייל לליבי סיינס. כעת, לאחר שהבינו שניתן לעשות זאת, בניסויים הבאים, "אנו יכולים לעשות הרבה יותר טוב."
ההדמיות התיאורטיות, בראשות קורטייל, הציעו כי דפוס זה עשוי לא להתקיים רק בשני ממדים, אלא גם בתלת ממד. המשמעות היא שכאשר אתה חותך את התבנית השברנית בניצב למישור שהוא על המטוס, אתה עלול לראות את אותו התבנית הדומה לעצמה בדיוק. כאשר זה הופיע בהדמיות של הלייזר, "לא ציפיתי לזה בכלל", אמר קורטייל. אולם החוקרים עדיין לא הוכיחו זאת בניסוי.
מחברי בית המשפט נמסר כי הם ערכו ניסויים אלה "אך ורק מתוך אינטרס" וכי אין יישומים מעשיים עד כה.
אבל הידיעה שאורות לייזר יכולים ליצור פרקטלים עשויים להוביל למין מיקרוסקופ או מערכת הדמיה שיכולים להסתכל על ממדים מרובים ולא על פני השטח או רק שכבה אחת של אובייקט, אמר פורבס ל- Live Science. "אור פרקטלי טומן בחובו המורכבות רבה, וכך אפשר לחלום שאולי זהו סוג הקורה המושלם לחקור חומר מורכב."
