Осциллон

В физике осциллон явление , — это солитоноподобное возникающее в зернистых и других диссипативных средах. Осциллоны в сыпучих средах возникают в результате вертикального колебания пластины со свободно расположенным сверху слоем однородных частиц. Когда синусоидальные колебания имеют правильную амплитуду и частоту и слой достаточной толщины, локализованная волна, называемая осциллоном, может быть сформирована путем локального возмущения частиц. Это метастабильное состояние будет сохраняться длительное время (многие сотни тысяч колебаний) при отсутствии дальнейших возмущений. Осциллон меняет форму при каждом столкновении слоя зерен с пластиной, переключаясь между пиком, выступающим над слоем зерен, и кратерообразной впадиной с небольшим краем. Это самоподдерживающееся состояние было названо по аналогии с солитоном , который представляет собой локализованную волну, сохраняющую свою целостность при движении. В то время как солитоны возникают в виде бегущих волн в жидкости или электромагнитных волн в волноводе , осциллоны могут быть стационарными.

Осциллоны противоположной фазы будут притягиваться на коротких расстояниях и образовывать «связанные» пары. Осциллоны одинаковой фазы отталкиваются. Наблюдались осциллоны, образующие «молекулярные» структуры и длинные цепочки. Для сравнения: солитоны не образуют связанных состояний.

Стабильные взаимодействующие локализованные волны с субгармоническим откликом были открыты и названы осциллонами в Техасском университете в Остине . Ранее сообщалось об одиночных всплесках в квазидвумерном слое зерен в Парижском университете, но эти переходные события были нестабильными, и не сообщалось о связывающем взаимодействии или субгармоническом отклике. ^{[ нужна ссылка ]}

Причина этого явления в настоящее время обсуждается; наиболее вероятная связь связана с математической теорией хаоса и может дать представление о том, как формируются узоры в песке.

Процедура эксперимента аналогична той, которая использовалась для формирования фигур Хладни из песка на вибрирующей пластине. Исследователи поняли, что эти цифры говорят больше о режимах вибрации пластины, чем о реакции песка, и создали экспериментальную установку, которая минимизировала внешние эффекты, используя неглубокий слой латунных шариков в вакууме и жесткую пластину. Когда они вибрировали пластину с критической амплитудой, они обнаружили, что при возмущении шары образовывали локализованную вибрирующую структуру, которая продолжалась неопределенно долго.

Осциллоны экспериментально наблюдались также в тонких параметрически колеблющихся слоях вязкой жидкости и коллоидных суспензий. Осциллоны ассоциируются с волнами Фарадея , поскольку они требуют аналогичных резонансных условий.

Нелинейные электростатические колебания на границе плазмы могут проявляться и в виде осциллонов. Это было обнаружено в 1989 году.

См. также [ править ]

Киматика

Ссылки [ править ]

Э. Клеман; Л. Ванель; Дж. Райхенбах; Дж. Дюран (1996). «Формирование узора в вибрированном зернистом слое». Физический обзор E . 53 (3): 2972–2975. Бибкод : 1996PhRvE..53.2972C . дои : 10.1103/PhysRevE.53.2972 . ПМИД 9964589 .
Пол Б. Умбанховар, Франсиско Мело и Гарри Л. Суинни (1996). «Локальные возбуждения в вертикально колеблющемся зернистом слое». Природа . 382 (29 августа 1996 г.): 793–796. Бибкод : 1996Natur.382..793U . дои : 10.1038/382793a0 . S2CID 4338010 .
О. Любашевский; Ю. Хамиэль; А. Агнон; З. Речес и Дж. Файнберг (1999). «Осциллоны и распространяющиеся уединенные волны в вертикально вибрирующей коллоидной суспензии». Письма о физических отзывах . 83 (16): 3190–3193. Бибкод : 1999PhRvL..83.3190L . дои : 10.1103/PhysRevLett.83.3190 .
Х. Арбелл и Дж. Файнберг (2000). «Временно гармонические колебания в ньютоновских жидкостях». Письма о физических отзывах . 85 (4): 756–759. Бибкод : 2000PhRvL..85..756A . дои : 10.1103/PhysRevLett.85.756 . ПМИД 10991391 .
Л. Стенфло и М.Ю. Ю (1996). «Происхождение осциллонов» . Природа . 384 (21 ноября 1996 г.): 224. Бибкод : 1996Natur.384..224S . дои : 10.1038/384224a0 .

Дальнейшее чтение [ править ]

Филип Болл (1999), Гобелен, сделанный своими руками: формирование узоров в природе , Oxford University Press.