Sekelompok fisikawan telah menciptakan labirin yang mereka klaim sebagai yang paling sulit, menggunakan pola dari permainan catur untuk membuat strukturnya. Bagi orang awam, labirin itu tampak seperti kepingan salju yang paling rumit. Namun bagi para pecinta teka-teki, labirin itu mungkin tampak seperti tantangan.
Labirin ini dibangun dari Siklus Hamiltonsiklus grafik yang mengunjungi setiap simpul pada grafik hanya sekali. Pola gerakan yang sama ditampilkan dalam “tur Ksatria” dalam catur, di mana bidak catur dapat mengunjungi setiap petak di papan sekali tanpa mengulangi dirinya sendiri sebelum kembali ke petak awalnya.
Labirin tim bekerja dengan cara yang sama; labirin ini merupakan kumpulan siklus Hamiltonian dalam kuasikristal. Jangan khawatir, kami akan menjelaskannya. Penjelasan terperinci tentang konstruksi labirin diterima untuk publikasi di dalam Ulasan Fisik X.
“Ketika kami mengamati bentuk garis yang kami buat, kami menyadari bahwa garis-garis tersebut membentuk labirin yang sangat rumit,” kata Felix Flicker, seorang fisikawan di Universitas Bristol dan salah satu penulis makalah tersebut, dalam sebuah wawancara universitas melepaskan“Ukuran labirin selanjutnya tumbuh secara eksponensial – dan jumlahnya tak terbatas.”
Kuasikristal adalah jenis materi yang langka. Kristal biasa memiliki struktur periodik, yang berarti blok penyusunnya berulang secara teratur. Namun, blok penyusun kuasikristal tidak berulang secara teratur; mereka memiliki struktur asimetris dan tidak berulang, yang membuatnya membingungkan dalam tiga dimensi dan hampir ajaib dalam dimensi lainnya; pada tahun 2022, sekelompok fisikawan berhasil menjaga sistem kuantum tetap koheren lebih lama dengan menembakkan pola kuasikristalin ke atom-atom penyusunnya dengan laser—dengan kata lain, kuasikristal dalam waktu. Salah satu contoh kuasikristal 3D adalah ikosahedron, bentuk 20 sisi yang tampilannya mirip dengan bola sepak standar. Seperti yang dikatakan seorang fisikawan kepada Gizmodo pada tahun 2021:
“Saat Anda beralih dari periodik ke kuasi-periodik, semua taruhan pada simetri dibatalkan… Semua aturan 200 tahun itu tidak berlaku lagi—simetri apa pun diperbolehkan, termasuk simetri terlarang yang paling terkenal untuk benda padat, yaitu simetri ikosahedron. Dengan kuasi-kristal, tiba-tiba, kemungkinan yang tak terbatas tersedia bagi Anda.”
Kuasikristal di alam terbentuk dalam keadaan yang langka. Beberapa ditemukan dalam lonsdaleite, mineral yang lebih keras dari berlian dan tidak terbentuk secara alami di Bumi, tetapi turun ke bumi melalui meteorit. Pada tahun 2021, fisikawan menemukan bahwa kuasikristal terbentuk dalam trinitite, material aneh yang terbentuk setelah uji bom Trinity pada tahun 1945, yang mengubah hamparan gurun New Mexico menjadi kaca.
Tim baru-baru ini memperkenalkan algoritma untuk membangun siklus grafik Hamilton di atas ruang dua dimensi yang disebut petak Ammann-Beenker. Tim tersebut mengatakan bahwa labirin dua dimensi ini menunjukkan siklus Hamilton yang meniru pola atom kuasikristal.
“Kami menunjukkan bahwa kuasikristal tertentu menyediakan kasus khusus di mana masalahnya ternyata sederhana,” kata Flicker. “Dalam konteks ini, kami membuat beberapa masalah yang tampaknya mustahil menjadi dapat dipecahkan. Ini dapat mencakup tujuan praktis yang mencakup berbagai bidang sains.”
Memang, ada implikasi ilmiah untuk pola tersebut. Seperti yang dicatat dalam rilis universitas, siklus Hamilton menyediakan cara tercepat bagi pencitra mikroskopis, seperti mikroskop terowongan pemindaian, untuk mencakup suatu objek. Ada juga implikasi untuk menggunakan kuasikristal dalam beberapa masalah fisika, termasuk yang dapat digunakan untuk pemodelan pelipatan protein.
Tetapi kecuali Anda terlibat dalam salah satu bidang tersebut, Anda dapat mundur dan menghargai cara matematika mengungkap beberapa pola yang lebih eksotis di alam semesta fisik kita.
