Oscylon
W fizyce oscylon jest zjawiskiem podobnym do solitonu , które występuje w ośrodkach ziarnistych i innych ośrodkach rozpraszających . Oscylony w ośrodkach ziarnistych powstają w wyniku pionowych drgań płyty z warstwą jednorodnych cząstek ułożonych swobodnie na wierzchu. Kiedy sinusoidalne mają odpowiednią amplitudę i częstotliwość, a warstwa ma wystarczającą grubość, lokalna fala, zwana oscylonem, może powstać poprzez lokalne zaburzenie cząstek. Ta metastabilna stan ten pozostanie przez długi czas (wiele setek tysięcy oscylacji) przy braku dalszych perturbacji. Oscylon zmienia formę przy każdym zderzeniu warstwy ziarna i płyty, przechodząc od szczytu, który wystaje ponad warstwę ziarna, do przypominającego krater zagłębienia z małym obrzeżem. Ten samowystarczalny stan został nazwany przez analogię do solitonu , który jest zlokalizowaną falą, która zachowuje swoją integralność podczas ruchu. Podczas gdy solitony występują jako fale biegnące w płynie lub jako fale elektromagnetyczne w falowodzie , oscylony mogą być stacjonarne.
Oscylony o przeciwnych fazach będą się przyciągać na krótkich dystansach i tworzyć „powiązane” pary. Oscylony o tej samej fazie odpychają się. Zaobserwowano, że oscylony tworzą struktury przypominające cząsteczki i długie łańcuchy. Dla porównania, solitony nie tworzą stanów związanych.
Stabilne, oddziałujące, zlokalizowane fale z odpowiedzią subharmoniczną zostały odkryte i nazwane oscylonami na University of Texas w Austin . Samotne wybuchy były zgłaszane wcześniej w quasi-dwuwymiarowej warstwie ziarna na Uniwersytecie Paryskim, ale te przejściowe zdarzenia były niestabilne i nie odnotowano interakcji wiązań ani odpowiedzi subharmonicznej. [ potrzebne źródło ]
Przyczyna tego zjawiska jest obecnie przedmiotem dyskusji; najbardziej prawdopodobny związek jest z matematyczną teorią chaosu i może dać wgląd w sposób formowania się wzorów w piasku.
Procedura eksperymentalna jest podobna do tej stosowanej do formowania figur Chladniego z piasku na wibrującej płycie. Naukowcy zdali sobie sprawę, że liczby te mówią więcej o trybach wibracyjnych płyty niż o reakcji piasku i stworzyli zestaw eksperymentalny, który zminimalizował efekty zewnętrzne, wykorzystując płytką warstwę mosiężnych kulek w próżni i sztywną płytkę. Kiedy wibrowali płytkę z krytyczną amplitudą, odkryli, że kulki tworzyły lokalną wibrującą strukturę po zaburzeniu, która trwała przez czas nieokreślony.
Oscylony zaobserwowano również eksperymentalnie w cienkich, parametrycznie wibrowanych warstwach lepkiej cieczy i zawiesin koloidalnych. Oscylony były kojarzone z falami Faradaya , ponieważ wymagają podobnych warunków rezonansowych.
Nieliniowe oscylacje elektrostatyczne na granicy plazmy mogą również pojawiać się w postaci oscylonów. Odkryto to w 1989 roku.
Zobacz też
- E. Clément; L. Vanel; J. Rajchenbacha; J. Duran (1996). „Tworzenie wzoru w wibrowanej warstwie ziarnistej”. Przegląd fizyczny E. 53 (3): 2972–2975. Bibcode : 1996PhRvE..53.2972C . doi : 10.1103/PhysRevE.53.2972 . PMID 9964589 .
- Paul B. Umbanhowar, Francisco Melo i Harry L. Swinney (1996). „Zlokalizowane wzbudzenia w pionowo wibrowanej warstwie ziarnistej”. Natura . 382 (29 sierpnia 1996): 793–796. Bibcode : 1996Natur.382..793U . doi : 10.1038/382793a0 . S2CID 4338010 .
- O. Lubaszewski; Y. Hamiel; A. Agnon; Z. Reches i J. Fineberg (1999). „Oscylony i rozchodzące się samotne fale w zawiesinie koloidalnej wibrującej pionowo”. Fizyczne listy przeglądowe . 83 (16): 3190–3193. Bibcode : 1999PhRvL..83.3190L . doi : 10.1103/PhysRevLett.83.3190 .
- H. Arbell i J. Fineberg (2000). „Czasowo harmoniczne oscylony w płynach newtonowskich”. Fizyczne listy przeglądowe . 85 (4): 756–759. Bibcode : 2000PhRvL..85..756A . doi : 10.1103/PhysRevLett.85.756 . PMID 10991391 .
- L. Stenflo i MÓJ Yu (1996). „Pochodzenie oscylonów” . Natura . 384 (21 listopada 1996): 224. Bibcode : 1996Natur.384..224S . doi : 10.1038/384224a0 .
Dalsza lektura
- Philip Ball (1999), The Self-Made Tapestry: Formacja wzoru w naturze , Oxford University Press.