Soliton

Des définitions plus formelles existent, mais elles exigent des mathématiques substantielles. D'une part, quelques scientifiques emploient le soliton limite pour les phénomènes qui n'ont pas tout à fait ces trois propriétés (par exemple, les 'balles légères des systemes optique non linéaires s'appellent souvent les solitons en dépit de l'énergie perdante pendant l'interaction).

Explication

Beaucoup de modèles solubles exactement ont des solutions de soliton, y compris l'équation du Korteweg-De Vries, l'équation non linéaire de Schrödinger de , l'équation non linéaire couplée de Schrödinger, et l'équation de Sinus-Gordon de . Les solutions de soliton sont typiquement obtenues au moyen du la diffusion qu'inverse transforment et doivent leur stabilité au Integrability des équations de champ. La théorie mathématique de ces équations est un large et très actif champ de recherche mathématique.

Quelques types d'alésage de marée , un phénomène de de vague de quelques fleuves comprenant le fleuve Severn , sont « undular » : un front des ondes a suivi en un train des solitons. D'autres solitons se produisent comme vagues internes sous-marin lancées par la topographie , cette propagation de de fond de la mer sur le océanique Pycnocline . Les solitons atmosphériques existent également, comme le nuage de gloire de matin de du Golfe de de Carpentaria , où les solitons de pression voyageant dans linéaire de produit de couche de l'inversion de la température de un vaste roulent les nuages le récent et le pas largement admis Soliton modèle en neurologie propose d'expliquer la conduction de signal dans les neurones comme solitons de pression.

Un soliton topologique , ou le défaut topologique , est n'importe quelle solution d'un ensemble d'équations différentielles partielles qui est stable contre l'affaiblissement au " ; solution" insignifiant ; en raison des contraintes topologiques, plutôt que dues au Integrability des équations de champ. La contrainte surgit presque toujours parce que les équations doivent obéir un ensemble d'états de frontière , et la frontière a un groupe non trivial de Homotopy de , préservé par les équations. Ainsi, les solutions des équations peuvent être classifiées dans des classes de Homotopy de que là n'est aucune transformation continue qui tracera une solution dans une classe homotopy à l'autre ; ainsi les solutions sont vraiment distinctes, et maintiennent leur intégrité, même face aux forces extrêmement puissantes. Les exemples des solitons topologiques incluent la dislocation de vis dans un trellis cristallin , la corde de Dirac de et le unipolaire magnétique dans l'électromagnétisme , le Skyrmion et le Wess-Zumino-Witten modèle dans la théorie des champs de Quantum , et les cordes cosmiques et des parois de Block dans la cosmologie .

Histoire

En le 1965 Zabusky normand des laboratoires de Bell de et le Martin Kruskal de l'Université de Princeton a démontré la première fois le comportement de soliton dans les médias sujet à l'équation (équation du Korteweg-De Vries de KdV) dans une recherche informatique using une approche de la différence finie .

En 1967, Gardner, Greene, Kruskal et Miura ont découvert qu'une diffusion inverse de transforment permettant la solution analytique du de l'équation de KdV. Le travail du Peter relâché sur les paires relâchées et l'équation relâchée a depuis a prolongé ceci à la solution de beaucoup connexes soliton-produisant des systèmes.

Solitons dans l'optique des fibres

Solitons dans un système optique de fibre sont décrits par les équations de Manakov de . Barthelemy, des universités de Bruxelles et de Limoges, ont fait la première observation expérimentale de la propagation d'un soliton foncé , dans une fibre optique.

En 1988, Linn Mollenauer et son équipe les impulsions transmises de soliton plus de 4.000 kilomètres using un phénomène ont appelé l'effet de Raman , appelé pour monsieur indien C. Raman de scientifique qui l'a décrit la première fois dans les années 20 , pour fournir le gain optique dans la fibre.

En 1991, une équipe de recherche de laboratoires de Bell a transmis des solitons sans erreur à 2.5 gigabits par seconde au-dessus de plus de 14.000 kilomètres, using les amplificateurs de fibre optique de l'erbium (épisser-dans des segments de la fibre optique contenant l'erbium d'élément de terres rares). Pomper les lasers, couplés aux amplificateurs optiques, activer l'erbium, qui active les pulsations lumineuses.

En 1998, Thierry Georges et son équipe au centre de recherche et développement de la France Télécom , combinant les solitons optiques de différentes longueurs d'onde (multiplexage par répartition en longueur d'onde ), ont démontré une transmission de données de 1 terabit par seconde (1.000 unités d'information par seconde).

En 2001, l'utilisation pratique des solitons est devenue une réalité quand les telecom d'Algety ont déployé l'équipement submersible des télécommunications en Europe portant le vrai trafic using le vague solitaire de s de Russell Scott John '. (Les fondateurs des telecom d'Algety étaient une équipe d'ingénieurs au centre de la recherche et développement de France Telecom (CNET) qui travaill pendant presque 10 années pour développer la technologie de soliton. In 2000 Corvis Corp a signé un accord d'acquérir des telecom d'Algety, dans une transaction de tout-pièce, mais plus tard a clôturé la filiale d'Algety. Corvis a été alors acheté par Broadwing, et Broadwing plus tard ont été achetés par Level3) La situation actuelle d'employer le soliton optique pour la communication n'est pas claire et plus d'information est nécessaire.)

Que quelques raisons, il est possible observent les solitons positifs et négatifs dans la fibre optique. Cependant, habituellement seulement on observe des solitons positifs pour la vague d'eau.

Bions

L'état attaché de deux solitons est connu comme bion de .

Voir également