Un certo fenomeno ha confuso gli scienziati per quasi due secoli:onde solitarie, stranamente alto e veloce, muoversi indipendentemente dal flusso e riflusso intorno a loro.

Più recentemente, un motivo urgente per capire queste onde è diventato chiaro, quando le loro enormi versioni - tsunami mostruosi - hanno ucciso più di un quarto di milione di persone nell'Asia meridionale nel 2004 e quasi 20, 000 in Giappone nel 2011.

Georgios Vatistas, professore di ingegneria meccanica presso la Gina Cody School of Engineering and Computer Science di Concordia, ha passato decenni a cercare di decodificare queste onde solitarie e prevederne i movimenti. Le sue ultime scoperte, pubblicato questo mese sulla rivista Revisione fisica E , ha spinto il campo in avanti osservando come si comportano le onde quando si verificano in serie.

La ricerca di Vatistas suggerisce che c'è molto da imparare da questi "gruppi" di onde solitarie. Si organizzano in modi intriganti, muovendosi in un'armonia inaspettata.

Il team nel suo laboratorio ha registrato le onde che si alzavano spontaneamente ma simultaneamente. Si disponevano rapidamente in modo simmetrico, tutti equidistanti, viaggiando alla stessa velocità.

guardandoli, un osservatore ricorderebbe una danza, Vatista dice.

"Sappiamo come si comportano i cluster. Ora, come ingegneri, come usiamo questo per migliorare la vita umana?"

Esempi in tutta la natura

Onde simili a tsunami si verificano ben oltre gli oceani e i fiumi. Il fenomeno si manifesta in natura e tecnologia:nei circuiti elettrici, nelle onde acustiche, nell'atmosfera intorno ai poli nord e sud, nei fluidi plasmatici, fibre ottiche, movimento del DNA, anche nella teoria quantistica.

Più Vatista ha imparato a conoscere i loro movimenti unici, più li trova affascinanti.

"Se hai due onde solitarie, Per esempio, viaggiando l'uno verso l'altro, possono passare l'uno attraverso l'altro praticamente inalterati, Spiega Vatistas. Le simulazioni hanno dimostrato che le onde si scontreranno e poi continueranno per la loro strada.

Ancora più drammaticamente, Gli tsunami oceanici possono viaggiare incredibilmente velocemente, più velocemente di un jumbo jet Boeing 747.

Quando le onde vengono create in un laboratorio, appaiono modelli ancora più curiosi.

Vatistas utilizza una vasca cilindrica in plexiglas con un'estremità chiusa da un tappo di sughero. Il serbatoio può essere riempito d'acqua e poi guidato, con il movimento dell'acqua catturato dalla fotocamera.

Nel passato, Vatistas ha mostrato che le onde formano forme nello spazio vuoto al loro interno creato dalla forza centrifuga. Circondato da muri d'acqua, apparirà un triangolo, poi un quadrato, un pentagono e un esagono.

Vatistas ha creato per la prima volta un'onda solitaria rotante nel 1990:un'onda è più facile da studiare quando gira o ruota invece di viaggiare in una direzione lineare, eliminando la necessità di inseguirne il progresso.

Il gruppo di ricerca di Vatistas è composto da Hamid Ait Abderrahmane della Khalifa University di Abu Dhabi, Il professore di ingegneria della Concordia Hoi Dick Ng e lo studente laureato Pooya Soltanian Sedeh. Per questo studio, hanno creato un gruppo o una serie di onde. Il loro record è di 13 nella stessa orbita.

Dopo il loro sorprendentemente coordinato "ballo, " la squadra ha guardato come tutte le onde si sono raccolte nello stesso luogo e poi si sono estinte contemporaneamente, un momento che stanno attualmente cercando di quantificare con maggiore precisione.

Sfruttandolo

Oltre a cercare di prevedere gli tsunami in modo più accurato, un campo che è cresciuto negli ultimi anni, in particolare in Giappone dopo il 2011—Vatistas ha anche visto come ricercatori di altri campi hanno tradotto e aggiunto alle sue scoperte.

Il nuovo documento sarà probabilmente particolarmente interessante per i matematici, lui dice. Il ritmo delle onde non era previsto, suggerendo che non possono essere completamente modellati dalla formula esistente per prevedere i loro movimenti, chiamato il modello Korteweg-de Vries. È necessario scoprire nuovi calcoli per renderli conto.

"Devi capirlo, e poi lo sfrutti, " lui dice.