Reaalteadustes kipub tihti teooria katsetest ette ja teoreetilisi ennustusi ei saa kontrollida kuna vastavad eksperimendid on liiga keerulised või kulukad. Mõnikord aitab niisugusest ummikseisust välja suur rahasüst, kuid vahel piisab ka leidlikust ideest, kirjutab Eesti Füüsika Seltsi portaal fyysika.ee.

Selles loos kirjeldatav katseseade maksab kõigest mõnituhat krooni ja ometi on temaga tehtud töö sisu piisavalt kaalukas tagamaks artikli mainekas teadusajakirjas Physical Review E ning lisaks huvitavamaid artikleid kirjeldavas populaarteaduslikus veebiväljaandes Physical Review Focus.

Kujutleme niidi otsa lükitud pärle. Kui otsmist pärli veidi liigutada, mõjutab ta järgmist jne - tekib lainena leviv häiritus. Kõik toimub täpselt samuti, kui alustada kee teisest otsast, sest iga pärl on ühtviisi ühendatud naabritega enda kummalgi küljel. Teoreetiliselt on siiski põhjalikult uuritud ka süsteeme, kus lained saavad levida vaid ühes suunas. See pakub huvi kui anisotroopse ehk suunatundliku keskkonna äärmuslik juht. Katses täitsid pärlite osa pöördpendlid: alt liigendiga kinnitatud vardad, mis võivad ühes tasapinnas kinnituspunkti ümber piiratud ulatuses liikuda. Niisugusel pendlil on kaks stabiilset asendit, mida nimetame tinglikult vasakuks ja paremaks. Iga pendli küljes on kaks laba, mille abil teda kallutada saab. Seadme kavalus seisneb selles, et iga järgnevat pendlit mõjutab eelmine, juhtides veejoa ühele või teisele labale ja see tagabki järjestikuste pendlite ühesuunalise seotuse. Töötavat katseseadet võib näha videolt: Phys. Rev. Focus.

Loomulikult on niisuguses skeemis piiratud pendlite arv, kuid siin tuleb appi trikk, mida mudelite koostamisel perioodilisteks ääretingimusteks kutsutakse. See võimaldab süsteemi ühe otsa samastada teisega ja näiteks kristallide puhul lubab see piiratud arvutusvõimsusega modelleerida lõpmatuid kristallivõresid. Katses oleks üheks võimalikuks lahenduseks paigutada pendlid ringjoonele, nii et tinglikult oleksid ahela otsad ühendatud; tegelikult mingeid otsi polekski. Oma seadmes on artikli autorid siiski jaganud ühe pendlitest kaheks osaks ja need ahela otstesse asetanud ning omavahel kangiga ühendanud. Sisuliselt võimaldab see lainel ahela otsa jõudes teises otsas liikumist jätkata. Katsed kinnitavad varasemaid teoreetilisi tulemusi, mis muu hulgas ennustavad erinevat käitumist paaris- ja paaritu arvu pendlite korral ja on kooskõlas ka sama töö käigus läbi viidud arvutisimulatsiooni tulemustega. Katse võimaldas kontrollida ka müra mõju ja reaalse süsteemi puhul vältimatut asümmeetriat pendlitele mõjuvas hõõrdejõus vasakule ja paremale kaldudes.

Allikad:
1. Phys. Rev. E 78, 066604: Experimental observation of soliton propagation and annihilation in a hydromechanical array of one-way coupled oscillators
2. Phys. Rev. Focus 22.12.08: One-Way Waves

Kui sulle see lugu meeldis, siis toeta sõltumatut rohelist meediat   Anneta