Физика

Физики нашли «алфавитные волны» в столкновениях оптических солитонов

«Алфавитные волны» на поверхности воды

Michel Griffon/Wikimedia Commons

Ученым впервые удалось наблюдать столкновения оптических солитонов с возникновением «алфавитных» волн. До этого такие явления можно было увидеть лишь на поверхности воды. Статья об исследовании опубликована в журнале Proceedings of the Royal Society A.

Иногда на мелководье может образовываться волна, которая гораздо более устойчива, чем обычные колебания. Названные солитонами, эти явления возникают как одиночные волны и могут путешествовать на большие расстояния, сохраняя свою форму и скорость даже после столкновения друг с другом. Однако в некоторых случаях столкновения солитонов могут порождать сложные волновые структуры, иногда называемые «алфавитными волнами» из-за сходства с буквами X, Y и H.

В новой работе ученые Университета Янины и Афинского университета впервые сообщают о наблюдении алфавитных волн в столкновениях оптических солитонов. Исследователи показывают, что уравнение Кадомцева — Петвиашвили, которое используется для моделирования водных солитонных взаимодействий, также может быть использовано для описания оптических солитонных столкновений.

Солитоны, образованные на мелководье

Liron Barakiva

«Мы показали, что распространение оптических солитонов в нелокальных средах, включающих плазму, нематические жидкие кристаллы и жидкие растворы с тепловой нелинейностью, регулируется той же моделью, которая используется для описания движения волн на мелководье, причем нелокальность играет роль поверхностного натяжения. Таким образом, мы предсказываем, что X -, Y -, H-образные и даже более сложные волновые структуры, которые мы наблюдаем на плоских пляжах, также можно наблюдать в оптике как лучи, распространяющиеся в нелокальных нелинейных средах», — говорит один из авторов исследования, сотрудник кафедры математики Университета Янины Теодорос Хорикис.

Как объясняют исследователи, оптическая среда нелокальна, когда ее реакция на свет зависит не только от положения внешнего оптического поля (как в локальной среде), но и от общей поверхности и объема среды. В нелокальных средах свет, который попадает в определенную точку, переносится в окружающую область, так что узкий локализованный оптический луч может вызвать отклик среды. Если провести аналогию между поверхностным натяжением воды и сильной нелокальностью в оптических средах, столкновения световых солитонов оказывается возможным описать с помощью уже известного математического аппарата.

Понравился материал? Добавьте Indicator.Ru в «Мои источники» Яндекс.Новостей и читайте нас чаще.