Волны и цунами на основе принципов квантовой физики

Усиливающиеся последствия глобального потепления и загрязнения окружающей среды, которые вызвали множество цунами, доказали, что такие гигантские океанские волны действительно существуют, и они достаточно мощные, чтобы разрушать корабли, пляжи и иногда даже небольшие острова.

Понимание физики формирования и распространения этих случайных океанских волн может помочь в прогнозировании характера этих волн, а также количества и степени ущерба, который они могут нанести. Физики из Университета Райса предложили новую модель, которая объясняет основные физические силы, ответственные за образование случайных волн и цунами.

Рэнди Хьюлет, профессор физики и астрономии Файез Сарофим, Университет Райса, и его команда исследователей годами изучали аспекты квантовой физики и классической физики атомных и океанских волн. Согласно одной из их недавних публикаций в Science, понимание принципов квантовой физики, лежащих в основе формирования самопривлекающихся субатомных волн, может помочь в понимании классической физики формирования гигантских океанских волн.

В своих более ранних публикациях Хьюлет и его команда сообщили о формировании "солитонных поездов", образующихся при охлаждении крошечных облаков атомарного газа. Они использовали лазеры и магнитные ловушки, чтобы снизить температуру атомарного газа немного выше абсолютного нуля. После достижения ультрахолодной температуры движение атомных частиц было определено на основе принципов квантовой механики.

В 2002 году им удалось доказать, что при распространении эти цепочки солитонов не уменьшаются и не изменяют форму. Согласно другой публикации его команды в 2014 году, противоположно движущиеся солитоны с материальными волнами скорее погрузятся на мгновение, чем разделят пространство, проходя друг мимо друга.

Согласно исследователям удалось переключить силы отталкивания, присутствующие в конденсате Бозе-Эйнштейна облаков атомарного газа, на силы притяжения, тем самым инициируя в них нестабильность модуляции. Благодаря этим модуляциям была создана цепочка солитонов. Дальнейший анализ того, как были сформированы эти поезда или волны, показал, что поезда солитонов рождаются стабильными; они не достигают стабильности по мере своего развития.

Хьюлет и его команда считают, что недавние результаты помогут им предсказать и воссоздать точные условия, которые могут помочь в понимании того, как в океанах образуются случайные солитонные волны. В случае успеха то же самое может быть реализовано для прогнозирования цунами.