Físicos criaram o labirinto mais terrivelmente difícil do mundo: WebCuriosos

Dédalo poderia ter aprendido uma ou duas coisas com uma equipe de físicos no Reino Unido e na Suíça.

Tomando princípios da geometria fractal e do jogo estratégico de xadrez, eles criaram o que dizem ser o labirinto mais diabolicamente difícil já inventado.

Liderado pelo físico Felix Flicker, da Universidade de Bristol, no Reino Unido, o grupo gerou rotas chamadas ciclos hamiltonianos em padrões conhecidos como telhas de Ammann-Beenker, produzindo complexos labirintos fractais que, dizem, descrevem uma forma exótica de matéria conhecida como quasicristais.

E tudo foi inspirado no movimento de um Cavaleiro em torno de um tabuleiro de xadrez.

“Quando observamos as formas das linhas que construímos, notamos que elas formavam labirintos incrivelmente intrincados. Os tamanhos dos labirintos subsequentes crescem exponencialmente – e há um número infinito deles”, explica Flicker.

“Em um Passeio do cavaleiroa peça de xadrez (que salta duas casas para a frente e uma para a direita) visita cada casa do tabuleiro apenas uma vez antes de retornar à sua casa inicial. Este é um exemplo de 'Ciclo hamiltoniano' – um loop através de um mapa visitando todos os pontos de parada apenas uma vez.”

Os quasicristais são uma forma de matéria encontrada muito raramente na natureza. Eles são uma espécie de estranho híbrido de cristais ordenados e desordenados em sólidos.

Em um cristal ordenado – sal, ou diamantes, ou quartzo – os átomos estão dispostos num padrão muito limpo que se repete em três dimensões. Você pode pegar uma seção desta rede e sobrepô-la a outra, e elas combinarão perfeitamente.

Um sólido desordenado ou amorfo é aquele em que os átomos estão todos desordenados. Isso inclui vidro e algumas formas de gelo normalmente não encontradas na Terra.

Um quasicristal é um material no qual os átomos formam um padrão, mas o padrão não se repete perfeitamente. Pode parecer bastante semelhante, mas as seções sobrepostas do padrão não corresponderão.

Esses padrões de aparência semelhante, mas não idênticos, são muito semelhantes a um conceito matemático chamado ladrilhos aperiódicos, que envolvem padrões de formas que não se repetem de forma idêntica.

O famoso Azulejo Penrose é um desses. O Ladrilhos Ammann-Beenker é outro.

Usando um conjunto de ladrilhos bidimensionais de Ammann-Beenker, Flicker e seus colegas, os físicos Shobhna Singh, da Universidade de Cardiff, no Reino Unido, e Jerome Lloyd, da Universidade de Genebra, na Suíça, geraram ciclos hamiltonianos que, segundo eles, descrevem o padrão atômico de um quasicristal. .

Seus ciclos gerados visitam cada átomo do quasicristal apenas uma vez, conectando todos os átomos em uma única linha que nunca se cruza, mas continua limpa do começo ao fim. E isso pode ser dimensionado infinitamente, gerando um tipo de padrão matemático conhecido como Fractalem que as partes menores se assemelham às maiores.

Esta linha produz então naturalmente um labirinto, com um ponto de partida e uma saída. Mas a pesquisa tem implicações muito maiores além de entreter crianças impacientes em lanchonetes.

Por um lado, encontrar ciclos hamiltonianos é extremamente difícil. Uma solução que permitiria a identificação de hamiltonianos tem o potencial de resolver muitos outros problemas matemáticos complicados, desde sistemas complexos de localização de rotas até enovelamento de proteínas.

E, curiosamente, há implicações para a captura de carbono através de adsorçãoum processo industrial que envolve aspirar moléculas em um fluido, colando-as em cristais. Se pudéssemos usar quasicristais para este processo, as moléculas flexíveis poderiam compactar-se de forma mais compacta, situando-se ao longo do ciclo hamiltoniano.

“Nosso trabalho também mostra que os quasicristais podem ser melhores que os cristais para algumas aplicações de adsorção”, diz Singh.

“Por exemplo, moléculas flexíveis encontrarão mais maneiras de pousar nos átomos dispostos irregularmente dos quasicristais. Os quasicristais também são frágeis, o que significa que se quebram facilmente em grãos minúsculos. Isso maximiza sua área de superfície para adsorção.”

E se acontecer de você ter um minotauro você precisa esconder em algum lugar, achamos que conhecemos alguém que pode ajudar.

A pesquisa foi publicada em Revisão Física X.