В физике , осциллон является солитон -как явление , которое происходит в гранулированных и других диссипативных средах. Осциллоны в гранулированной среде возникают в результате вертикальной вибрации пластины, на которой свободно размещается слой однородных частиц. Когда синусоидальные колебания имеют правильную амплитуду и частоту, а слой достаточной толщины, локализованная волна, называемая осциллоном, может быть сформирована путем локального возмущения частиц. Эта метастабильнаясостояние будет сохраняться долгое время (многие сотни тысяч колебаний) при отсутствии дальнейшего возмущения. Осциллон меняет форму при каждом столкновении слоя зерен и пластины, переключаясь между пиком, который выступает над слоем зерен, к кратеру, подобному углублению с небольшим ободком. 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 как бегущие волны в жидкости или как электромагнитные волны в волноводе, осциллоны могут быть стационарными.
Осциллоны противоположной фазы будут притягиваться на короткие расстояния и образовывать «связанные» пары. Осциллоны одинаковой фазы отталкиваются. Было замечено, что осциллоны образуют «молекулы» подобные структуры и длинные цепочки. Для сравнения, солитоны не образуют связанных состояний.
Стабильные взаимодействующие локализованные волны с субгармоническим откликом были обнаружены и названы осциллонами в Техасском университете в Остине . Ранее сообщалось об уединенных всплесках в квазидвумерном зернистом слое в Парижском университете, но эти переходные процессы были нестабильными, и не сообщалось о связывающем взаимодействии или субгармоническом отклике. [ необходима цитата ]
Причина этого явления в настоящее время обсуждается; наиболее вероятная связь связана с математической теорией хаоса и может дать представление о том, как узоры в форме песка.
Экспериментальная процедура аналогична той, что использовалась для формирования фигурок Хладни из песка на вибрирующей пластине. Исследователи поняли, что эти цифры больше говорят о колебательных режимах 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 шары образуют локализованную вибрирующую структуру при возмущении, которая продолжается бесконечно.
Осциллоны также экспериментально наблюдались в тонких параметрически колеблющихся слоях вязкой жидкости и коллоидных суспензий. Осциллоны были связаны с волнами Фарадея, потому что они требуют аналогичных условий резонанса.
Нелинейные электростатические колебания на границе плазмы также могут возникать в виде осциллонов. Это было обнаружено в 1989 году.
Смотрите также
Рекомендации
- Э. Клеман; Л. Ванель; Дж. Райхенбах; Дж. Дюран (1996). «Формирование узора в вибрирующем зернистом слое». Physical Review E . 53 (3): 2972–2975. Bibcode : 1996PhRvE..53.2972C . DOI : 10.1103 / PhysRevE.53.2972 . PMID 9964589 .
- Пол Б. Умбанховар, Франсиско Мело и Гарри Л. Суинни (1996). «Локализованные возбуждения в вертикально колеблющемся зернистом слое». Природа . 382 (29 августа 1996 г.): 793–796. Bibcode : 1996Natur.382..793U . DOI : 10.1038 / 382793a0 .
- О. Любашевский; Ю. Хамиэль; А. Агнон; З. Речес и Дж. Файнберг (1999). «Осциллоны и распространяющиеся уединенные волны в вертикально колеблющейся коллоидной суспензии». Письма с физическим обзором . 83 (16): 3190–3193. Bibcode : 1999PhRvL..83.3190L . DOI : 10.1103 / PhysRevLett.83.3190 .
- Х. Арбелл и Дж. Файнберг (2000). «Временные гармонические осциллоны в ньютоновских жидкостях». Письма с физическим обзором . 85 (4): 756–759. Bibcode : 2000PhRvL..85..756A . DOI : 10.1103 / PhysRevLett.85.756 . PMID 10991391 .
- Л. Стенфло и М.Ю. Ю. (1996). «Происхождение осциллонов» . Природа . 384 (21 ноября 1996 г.): 224. Bibcode : 1996Natur.384..224S . DOI : 10.1038 / 384224a0 .
дальнейшее чтение
- Филип Болл (1999), Самодельный гобелен: Формирование узоров в природе , Oxford University Press.