【暗孤子出現進入光】

明道

【暗孤子出現進入光】

 

 

黑底

一個國際科學家小組證明可以在水中產生一種特殊的波結構 — — 暗孤子 — — 第一次。

像亮孤子 — — 這被認為是負責放大海浪以"流氓波"的比例 — — 暗孤子是一個當地語系化的表面"波信封"，導致臨時降低中波的振幅。

與典型的海浪，是總是不斷變化的因為他們低潮和流動的不同的孤子保持一個恒定的形狀和大小傳播時。

他們通常旅行慢比背景波，得到調製，他們通過對孤子傳遞和返回到其原始的振幅隨著他們重新出現。

條款亮和暗孤子被借用了光學系統，在那裡他們表現為亮點和黑暗的陰影在光學纖維。然而，正是在水中光孤子是首次觀察到，在 1830 年代。

這一發現在 1960 年代和 1970 年代的亮孤子在表面的深海水域最初震驚的海洋學家，但做了許多實驗，探索並確認現象，自那時以來，包括那些播種在海上巨浪與亮孤子掛作為罪魁禍首。

纖維光學、 等離子體、 玻色-愛因斯坦凝聚和其他地方現在已發現孤子的明亮和黑暗的派別。

但在這所有的時間，暗孤子從未被人見水中直到現在。

預測發揮出來

阿明 Chabchoub，一位數學家在倫敦帝國學院和他的同事應用非線性薛定諤 （NLS） 方程 — — 被廣泛接受的模型來描述不斷變化的水浪 — — 其中有一個大的家庭的孤子解。

有兩種形式的方程： 專注的情況下，產生亮孤子，只適用于在深水中和離焦情況下，治理淺水波，導致暗孤子解。

這是這種情況，必須小於 13.63 kh （波數乘以水深度）。

Chabchoub 的團隊使用 17 米長波浪槽，填充到 40 釐米深。

用電腦控制的船槳在罐體的一端，研究人員產生一個穩定的正弦波振幅 4 釐米和精確的初始表面高程，散焦的 NLS 方程。

波導電量規放置在缸沿的時間間隔進行監測波的傳播。

作為預測的那樣，研究人員見證了背景波的幅值降至零，當他們通過孤子，只將反彈至其初始幅度在退出結構時。

不只如此，團隊的理論預測的 — — 那就是，在任何給定的時間及其影響下的背景波數目 — — 孤子寬度應該如何隨各種因素 （例如更深的水，更廣泛的孤子） 也證實了壯觀好在資料中。

"我們那麼真的可以說他們是真的暗孤子，不只是從他們的形狀也是他們有這些特性提供的理論，"Chabchoub 說。

"新的思維方式"

"這是一個令人興奮的結果，"說，並不參與此項研究的拉夫堡大學，Roger 格裡姆肖。

"雖然兩個版本的 NLS 被已知對光學有效，這就是第一次，同樣表明水浪。

這將打開新的關於波非線性思維方式的門在淺水裡，雖然它是可能的這只是一個有限範圍的kh."

被廣泛接受的模型的非線性、 淺水波，在那裡kh趨近于零，是的具有強烈描述有所不同的 NLS 方程的孤子解的方程組 — — 德 · 弗裡斯 (KdV) 方程。

在本文實驗是為小，但有限kh — — 1.2、 1.0。

格裡姆肖說： 我懷疑是否kh降得太多以下這些值，會發現暗孤子"。

Chabchoub 說，該集團的下一個重點是探討孤子之間的相互作用。

"如果你碰撞這些傢伙?"

他問，"或者黑暗與光明的孤子能滿足嗎?"

它是研究的可能最終説明工程師設計技術，更好地調解在岸邊波浪破壞路線。

如果有一股巨大的浪潮到來，也許我們可以使它穩定或對它採取行動。

我們不知道，Chabchoub 說。

他指出該團隊"需要做數值類比，以調查是否這些相干結構可能有影響或高的波，可以危險臨近海岸的傳播上海嘯。

這項研究發表在物理評論快報.

關於作者

Ceri 帕金斯是一個設在美國的科學作家

 

 

引用：http://translator.live.com/BV.aspx?ref=IE8Activity&a=http%3A%2F%2Fphysicsworld.com%2Fcws%2Farticle%2Fnews%2F2013%2Fapr%2F04%2Fdark-solitons-emerge-into-the-light