Открытие также демонстрирует, что теорема физики столетней давности предлагает гораздо большую свободу, чем считалось долгое время. Результаты опубликованы в Интернете 25 июля в журнале Nature.Йельский эксперимент обманчиво прост по идее.
Исследователи создали пару связанных вибрирующих пружин и изучили акустические волны, которые распространялись между ними, когда они манипулировали формой пружин. Вибрации — как и другие типы энергетических волн — могут двигаться или колебаться с разными частотами. В этом случае пружины колеблются на частотах, которые сливаются, подобно ленте Мебиуса, которая складывается сама по себе.
Точное место, где сливаются вибрации, называется «исключительной точкой».«Это похоже на гитарную струну», — сказал Джек Харрис, доцент физики и прикладной физики Йельского университета и главный исследователь исследования. «Когда вы его выдергиваете, он может вибрировать в горизонтальной или вертикальной плоскости.
Когда он вибрирует, мы поворачиваем настроечный колышек таким образом, чтобы надежно преобразовывать горизонтальное движение в вертикальное, независимо от деталей того, как поворачивается колышек. . "Однако, в отличие от гитары, для эксперимента требовалась сложная лазерная система для точного управления вибрациями и криогенная холодильная камера, в которой вибрации можно было изолировать от любых нежелательных помех.Исследователи заявили, что Йельский эксперимент важен по двум причинам. Во-первых, он предлагает очень надежный способ управления волновыми сигналами.
Во-вторых, он демонстрирует важное — и удивительное — расширение давно установленной теоремы физики — адиабатической теоремы.Адиабатическая теорема гласит, что волны легко адаптируются к изменяющимся условиям, если эти изменения происходят медленно. В результате, если условия постепенно возвращаются к исходной конфигурации, любые волны в системе также должны вернуться в свое исходное состояние вибрации.
В эксперименте Йельского университета этого не происходит; фактически, волны можно перевести в новое состояние.«Это очень надежный и общий способ управления волнами и вибрациями, который был теоретически предсказан в последнее десятилетие, но никогда не демонстрировался ранее», — сказал Харрис. «Мы только поцарапали здесь поверхность».