وتمكن الباحثون من إثبات ظاهرة نظرية وقياس الحزم الموجية الدورية. وفي التجربة التي تم تنفيذها، قام فريق الباحثين بتحفيز حزم موجية دورية من موجات الجاذبية السطحية
تمكنت دراسة جديدة أجرتها جامعة تل أبيب من قياس غياب تأثير تالبوت لأول مرة على مسافات بأجزاء من مسافة تالبوت، وهي ظاهرة لم يتم التنبؤ بها حتى الآن إلا من الناحية النظرية. وهي ظاهرة بموجبها عندما تمر موجة ضوئية ذات لون واحد عبر بنية دورية، يتم الحصول على نمط ضوئي دوري بعدها بشكل متكرر، على مسافات ثابتة تسمى مسافات تالبوت xT. ولا تقتصر هذه الظاهرة الموجية على موجات الضوء، وقد تمت دراستها على العديد من أنواع الموجات المختلفة، بما في ذلك موجات المادة والموجات الصوتية. وأظهر الباحثون أن كسر التماثل يمكن تفسيره بمعادلة موجية أكثر دقة تسمى معادلة ديستي.
إثارة حزم الموجات الدورية
أصبح هذا الاكتشاف العلمي ممكنًا كجزء من دراسة فحصت ديناميكيات انتشار حزم الموجات الدورية في موجات الجاذبية السطحية فوق الماء، من خلال قياس تطورها على طول مجموعة من موجات الماء بطول 5 أمتار. وضم فريق الباحثين جورجي جيري روزنمان، من مدرسة ريموند وبيفرلي ساكلر للفيزياء وعلم الفلك، البروفيسور فولفجانج شلايش من جامعة أولم، البروفيسور عدي أرييه من كلية الهندسة الكهربائية ورئيس كرسي ماركو ولوسي شاؤول لعلم النانو الضوئيات، والبروفيسور ليف شيمر من كلية الهندسة الميكانيكية. تم نشر البحث في المجلة المرموقة Physics Review Letters.
تمت أيضًا دراسة ديناميكيات انتشار حزم الموجات الدورية نظريًا في المجال غير الخطي. وقد توصل العالم نيل أحمدييف إلى حل تحليلي أطلق عليه اسم "متنفس أحمدييف" والذي يعني "موجة التنفس"، حيث أن شكله يتكرر بشكل دوري. ومع ذلك، هناك فرق مهم مقارنة بالحالة الخطية، وهو أن البنية الأصلية فقط هي التي ترد بشكل دوري، بينما لا تظهر الهياكل في الدورة الأقصر.
وفي التجربة التي تم تنفيذها، قام فريق الباحثين بتحفيز حزم موجية دورية من موجات الجاذبية السطحية. ولهذا الغرض تم اختيار موجة التنفس لأحمدييف (متنفس أحمدييف). عندما تكون الموجات المثيرة ذات سعة كبيرة، تصبح الديناميكيات غير الخطية لموجات الجاذبية السطحية كبيرة وتتسبب في اختفاء الأنماط الدورية ذات الدورات القصيرة، على سبيل المثال عند نصف مسافة تالبوت.
حوض الأمواج في جامعة تل أبيب حيث أجريت التجربة
بالإضافة إلى ذلك، اكتشف الباحثون أثناء الدراسة أنه عندما تكون اللاخطية أعلى، تنحرف القياسات عن الحل التحليلي لأحمداييف، ويمكن رؤية كسر غير متماثل للدالة الموجية. يؤدي هذا الانكسار إلى تسارع غلاف الموجة قليلاً ثم يتباطأ مرة أخرى إلى سرعة المجموعة. يحدث هذا الكسر في التناظر بسبب عدم خطية عالية المستوى، والتي لا تؤخذ في الاعتبار في المعادلة الموجية البسيطة - معادلة شرودنغر غير الخطية.
المزيد عن الموضوع على موقع العلوم:
