11:33 2024-02-27
science - citeste alte articole pe aceeasi tema
Comentarii Adauga Comentariu
_ Cercetătorii oferă descrierea teoretică a structurilor topologice ale valurilor de apă
_ Cercetătorii oferă o descriere teoretică a topologică Structuri de valuri de apă
Structurile de valuri topologice sunt modele de valuri care prezintă proprietăți topologice specifice, sau cu alte cuvinte, proprietăți care rămân nevariate sub deformațiile netede ale unui sistem fizic. Aceste structuri, cum ar fi vârtejurile și skyrmionii, au atras o atenție semnificativă în cadrul comunității de cercetare în fizică.
În timp ce fizicienii au efectuat studii ample care se concentrează pe structurile topologice de undă în diferite sisteme de undă, în mod surprinzător, cel mai clasic exemplu al lor rămâne neexplorat. . Acestea sunt unde de apă, oscilații sau perturbări care se propagă pe suprafața apei sau a altui fluid.
Cercetătorii de la RIKEN și-au propus recent să umple această lacună în literatură, oferind o descriere a diferitelor forme topologice ale undelor de apă. structurilor. Lucrarea lor, publicată în Physical Review Letters, oferă un cadru teoretic care ar putea informa viitoarele experimente care vizează emularea fenomenelor undelor topologice.
„Am lucrat la structuri de undă netriviale din punct de vedere topologic, cum ar fi vortexurile de undă, skyrmionii, etc., de aproape 20 de ani”, a declarat Konstantin Y. Bliokh, coautor al lucrării, pentru Phys.org. „Mai întâi, m-am concentrat pe câmpurile optice (electromagnetice), apoi pe undele de electroni cuantice și, mai recent, pe câmpurile undelor acustice. Abia recent mi-am dat seama că astfel de structuri topologice nu au fost studiate sistematic pentru cel mai evident tip de unde clasice: undele de apă. ."
În lucrarea lor, Bliokh și colaboratorii săi oferă o descriere teoretică a patru tipuri diferite de structuri de unde topologice. Acestea includ vârtejuri de unde de apă care transportă moment unghiular cuantificat cu contribuții orbitale și de spin, rețele de skyrmion și rețele de meron formate la suprafața apei și vârtejuri și skyrmioni de unde de apă spațiotemporale.
„Fenomenele ondulatorii principale au un caracter universal pentru valuri de natură diferită, atât clasice, cât și cuantice, din cauza asemănării matematice a diferitelor ecuații de undă”, a explicat Bliokh. „În cazul nostru, a trebuit să aplicăm analiza, dezvoltată anterior ecuațiilor de unde electromagnetice, acustice și mecanice cuantice, la ecuațiile care descriu unde liniare (fie gravitaționale, fie capilare) de pe suprafața apei.”
Lucrările recente ale acestei echipe de cercetători arată că undele clasice de apă pot prezenta structuri topologic netriviale cu proprietăți fizice interesante. Descrierile teoretice ale acestor structuri prezentate în lucrarea lor ar putea informa studiile viitoare și eforturile experimentale axate pe mecanica fluidelor.
„În ultimele decenii, vârtejurile de unde au găsit numeroase aplicații în sisteme optice, acustice și cuantice, ", a spus Bliokh. „Este firesc să ne așteptăm ca acest lucru să se întâmple și în sistemele hidrodinamice. În special, ne așteptăm ca proprietățile dinamice ale vârtejurilor de unde de apă să poată fi folosite pentru manipularea microfluidică a particulelor mici, inclusiv a obiectelor biomedicale.”
Pe lângă deschiderea drumului pentru noi cercetări care explorează mecanica fluidelor, această lucrare recentă arată că valurile de apă ar putea fi un instrument robust pentru a modela fenomene ondulatorii complexe care sunt greu de observat în alte sisteme de undă, cum ar fi sistemele cuantice. Bliokh și colegii săi vor încerca acum să observe structurile pe care le-au descris teoretic în mediile de laborator.
„În următoarele studii, intenționăm să observăm experimental structurile undelor de apă (vârtejuri, skyrmioni etc.) , care au fost descrise teoretic în lucrarea noastră”, a adăugat Bliokh. „Am făcut deja progrese bune în direcția acestui obiectiv.”
© 2024 Science X Network
Comentarii:
Adauga Comentariu