На протяжении около пятидесяти лет физики задавались вопросом о том, почему стекло проявляет уникальное вибрационное поведение при низких температурах. Ответ кроется в особенностях стекла, которое «вибрирует по-другому» по сравнению с другими твердыми телами. Для правильного расчета распространения звука в стекле требовалась теоретическая модель, способная объяснить этот эффект, и физики из Университета Констанца, Маттиас Фукс и Флориан Фогель, снова обратились к старой модели, переработав и дополнив ее.
Стекло имеет неупорядоченную структуру, в отличие от кристаллических твердых тел, и вибрации в нем передаются случайным образом. В результате волны разбиваются на мелкие волны, что приводит к эффекту затухания. Этот эффект известен как «рэлеевское затухание», и его наблюдали при прохождении звуковых волн через стекло.
В большинстве твердых тел частицы располагаются почти идеально "в линию»", подобно строительным блокам, образующим точную решетку. Когда в таких кристаллических телах возбуждаются волнообразные колебания при низких температурах, частицы передают колебание своим соседям, не затухая. Вибрация проходит равномерной волной без потерь, сравнимой с волной ла-ола на стадионе.
В стекле все иначе: его частицы расположены не в регулярной решетке, а в случайном порядке без строгого порядка. Встречные колебательные волны распространяются неравномерно. Вместо этого вибрации достигают случайных положений частиц и переносятся вперед по соответствующей случайной схеме.
Физики Мезар, Паризи и Зи предложили модель "подхода евклидовой случайной матрицы" для объяснения аномалий стекла, 20 лет назад. Однако, она содержала несоответствия и была отвергнута экспертами. Теперь Маттиас Фукс и Флориан Фогель нашли точные ответы на открытые вопросы и использовали диаграммы Фейнмана, чтобы уточнить модель. Результаты их исследования позволили правильно рассчитать распространение звука и демпфирующий эффект в стекле при низких температурах.
Это открытие является отправной точкой для дальнейших исследований, особенно в области квантово-механических эффектов. Найденная точная модель позволяет более глубоко понять особенности стекла и его поведение при низких температурах.
