Самый маленький в мире волновой резервуар

ТОкеан кажется бесконечным, когда стоишь на его краю, простираясь оттенками синего до самого горизонта. Но ученым удалось создать модель этого огромного водоема, настолько крошечную, что она может поместиться на рисовом зернышке. Они миниатюризировали море, чтобы им было легче изучать нелинейное поведение водных волн, например волны-убийцыцунами и одиночные волны, известные как солитоны.

Все эти волны можно в определенной степени смоделировать в больших волновых бассейнах с искусственными каналами протяженностью в несколько сотен футов. Но новое устройство, по сути, самый крошечный в мире волновой резервуар, может сократить время, необходимое для проведения экспериментов по динамике волн, в миллион раз — и дни, необходимые для сбора данных в традиционных волновых резервуарах, до миллисекунд, по словам профессора Уорика Боуэна, который возглавляет лабораторию квантовой оптики в Университете Квинсленда в Австралии.

Когда они привели свой крошечный волновой резервуар в движение, Боуэн и его команда наблюдали довольно экзотические вещи: явления, которые были предсказаны физикой, но никогда раньше не наблюдались, например, волны, которые наклоняются назад, а не вперед, и солитоны, которые перемещаются в виде впадин, а не пиков. Физики использовали лазерный свет, чтобы прогонять экзотическую жидкость через крошечную трубку, создавая волны, которые они хотели изучить. Они также использовали лазерный свет для наблюдения за возникающими волнами. Они опубликовали данные генерируется с помощью крошечного волнового чипа в Наука.

«Большая часть физики, лежащей в основе волн и турбулентности, остается загадкой», — сказал Кристофер Бейкер, ведущий автор статьи и физик из Университета Квинсленда в Австралии, в своей статье. заявление. Но законы нелинейного волнового движения и турбулентности управляют «всем: от океанских волн и вихрей ураганов до потоков крови и воздуха через наши тела», — сказал он, а также погодой на планете, климатом и даже функционированием некоторых экологически чистых энергетических технологий, таких как ветряные электростанции.

Устройство, которое использовали Бейкер и его команда, было построено со слоем сверхтекучего гелия толщиной всего в несколько миллионных долей миллиметра, а удерживающий его чип был меньше рисового зернышка. (Сверхтекучий гелий — это жидкий гелий, который течет с нулевой вязкостью и обладает уникальным квантовым поведением: например, он может карабкаться по стенам.)

Исследователи говорят, что в будущем они надеются использовать крошечный бассейн с волнами для открытия новых законов гидродинамики, улучшения конструкции ветряных турбин и корпусов кораблей, лучшего прогнозирования погоды и исследования «энергетических каскадов», где большие водовороты передают энергию меньшим.

Если им это удастся, крошечные бассейны с волнами могут стать волной будущего.

Наслаждаясь Наутилус? Подпишитесь на нашу бесплатную информационный бюллетень.

Главное изображение: (Быстрое грузовое судно, сражающееся с волнами), гравюра Хокусая, ок. 1805 г. Фото: Wikimedia Commons.

• Кристен Френч

  Опубликовано 24 октября 2025 г.

  Кристен Френч — заместитель редактора журнала Наутилус. Она работает в научной журналистике с 2013 года, освещая и редактируя статьи и новости для таких изданий, как Проводной, Обратный канал, Граньи Нью-Йорк журнал и др. Она изучала научную журналистику в Колумбийском университете. Она базируется в Сан-Диего.