详细内容或原文请订阅后点击阅览
物理学家在实验室中创建弹性 3D 孤子
意大利物理学家首次创造了“块孤子”：一种极其稳定的光波包，可以在 3D 空间中传播，甚至可以与其他孤子相互作用而不会改变其形状。
来源:英国物理学家网首页意大利物理学家首次创造了“块孤子”：一种极其稳定的光波包，可以在 3D 空间中传播，甚至可以与其他孤子相互作用而不会改变其形状。
由罗马第一大学 Ludovica Dieli 领导的团队使用一种特殊设计的晶体取得了成果，该晶体对入射光束的响应可以使用外部电压严格控制。他们的研究发表在《物理评论快报》上。
理解孤子和可积性
孤子是局部波的短爆发，理论上它可以在传播时无限期地保持其形状，即使它与其他波相互作用也是如此。这种行为只能通过一个名为“可积性”的数学概念来实现：存在于具有大量守恒量（如能量和动量）的非线性方程中。随着系统的发展，这些特性保持不变，使其对扭曲和湍流等影响具有更强的弹性，这些影响可能会破坏波所携带的信息。
虽然真正可积的孤子已经在实验室中产生，但它们只存在于一个维度中——沿着一条直线传播。然而在 1970 年，两位苏联物理学家引入了一种新模型，展示了孤子如何在 3D 空间中真实地传播。这种波包被命名为“块孤子”，由 Kadomtsev-Petviashvili (KP) 方程描述，自从两人首次提出他们的理论以来，其实验可能性就一直被积极探索。
“然而，由于 KP 方程应用于真实物理系统所需的限制条件，对块孤子的研究仍然缺乏实验观察，”Dieli 解释道。 “尽管近几十年来非线性波已被广泛研究，但对块孤子的研究仍停留在理论阶段。”
实验突破及启示
© 2026 Science X Network