СЛОВАРЬ ЮНОГО ФИЗИКА

СОЛИТОН      

Известно, что гигантские волны в океане — цунами, обрушиваясь на берег, приносят разрушения.

В отличие от обычных волн, где горбы и впадины повторяются в пространстве, следуя друг за другом, цунами может иметь только один горб, который перемещается на огромные расстояния практически без затухания.

Этот пример дает представление о уединенной волне — солитоне.

Такие волны впервые изучал в 30-х гг. прошлого столетия в Эдинбурге Джон Рассел, будущий известный кораблестроитель. В то время для перевозки грузов широко использовалась система узких каналов, по которым лошади тянули баржи.

 Рассел обратил внимание, что иногда при резкой остановке баржи вода, увлеченная ее движением, отрывалась от баржи и образовывался горб высотой в несколько десятков сантиметров, который двигался по каналу, не затухая, на большие расстояния.

Важная особенность таких уединенных волн — их способность проходить друг через друга, не изменяя своей формы. Допустим, две волны движутся с разными скоростями в одну сторону.

Тогда через некоторое время эти волны обязательно столкнутся, провзаимодействуют между собой и снова разойдутся. Форма волны после этого останется точно такой же, какой она была до столкновения.

Уравнение Кортевега — де Вриза описывает многие волновые процессы в физике плазмы, твердых тел, сверхпроводников, элементарных частиц. Соответствующие уединенные волны также называют солитонами.

Очень интересный пример солитонов дает сверхпроводимость. Если разделить две пленки сверхпроводника тонким слоем диэлектрика, то получается так называемый элементДжозефсона .

Магнитное поле, параллельное плоскости пленок, проникает в джозефсоновский элемент отдельными сгустками, окруженными кольцевыми токами— вихрями .

Оказывается, эти вихри обладают свойствами солитонов: они могут двигаться вдоль перехода, проходить друг через друга, не разрушаясь. Такие вихри предполагается использовать в сверхпроводящих ЭВМ.