סוליטון

סוליטון הוא גל ממוקם במרחב המתקדם ללא שינוי צורתו למרות קיומה של נפיצה. התנהגותו דומה לזו של חלקיק כיוון שהוא שומר על זהותו גם כאשר הוא מתנגש בסוליטונים אחרים. 

הסוליטון הוא אחד המאפיינים הבולטים של משוואות גלים לא-ליניאריות וצורתו נקבעת מתוך איזון בין נטיית הנפיצה להרחיב את חבילת הגלים לנטיית האפקטים הלא-ליניאריים לצמצמה. הסוליטון הראשון תועד על ידי המהנדס הסקוטי ג'ון סקוט רסל בשנת 1834. בזמן שרכב על סוסו הוא ראה זוג סוסים שגררו סירה בתעלת מים במהירות. הם יצרו גל שנע ללא שינוי צורתו לאורך מרחק רב. רסל, שטען לקיומם של גלים מסוג זה והמשיך לחקור אותם, טבע את המונח "גלים סוליטריים", אולם הקהילה המדעית לא האמינה בקיומם. 

בשנת 1895 פיתחו הפיזיקאי ההולנדי דיאדריק יוהנס קורטווג והסטודנט שלו גוסטב דה-וריס את משוואת KdV המתארת גלי פני שטח במים רדודים. הם הראו שלמשוואה זו אכן יש פתרונות המתארים גלים סוליטריים, ובכך הוכיחו את השערתו של רסל. למרות חשיבות התוצאה, היא לא זכתה להתייחסות הקהילה המדעית עד אמצע שנות השישים של המאה העשרים. התעניינות מחודשת במשוואה באה כאשר ניתן היה לחקור את התנהגות המשוואה בעזרת מחשבים. זבוסקי וקרוסקל שביצעו את החישובים הנומריים הראשונים של משוואת KdV טבעו את המושג סוליטון.

אחד התחומים בהם קרובים ליישום תעשייתי של סוליטונים הוא תקשורת בסיבים אופטיים. בעיצוב נכון של צורת הביטים בזמן וקביעת עוצמתם ניתן לקבל פיצוי מלא של הנפיצה בסיב על ידי אפקטים לא-ליניאריים. 

משוואות גלים לא-ליניאריות, וסוליטונים בפרט, נמצאים כיום בחזית המחקר של הפיזיקה במגוון רחב של תחומים, מאסטרופיזיקה דרך מדעי כדור הארץ, הפיזיקה של לייזרים ושל חומר מעובה, ועד תורת המיתרים.

ראו גם
גל הלם
משוואת סיין-גורדון
משוואת בורגרס
משוואת KP
משוואת שרדינגר הלא-ליניארית


קישורים חיצוניים



קטגוריה:ערכים שבהם תבנית בריטניקה אינה מתאימה
קטגוריה:גלים
קטגוריה:קוואזי-חלקיקים