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ビデオ:目に見えない結び目の物理学の解明

クレジット:ダスティン・クレックナーとウィリアム T.M.アーバイン

絡み合った数学を1世紀にわたって研究した後、物理学者は自分の靴ひもや目に見えない水中の渦など、ほとんどすべてのものを結び目に結び付けることができます.少なくとも、3D プリンターの助けと動物界からのインスピレーションのおかげで、今ではできるようになりました。物理学者は長い間、渦がねじれて結び目になる可能性があると信じていましたが、自然界でも実験室でも見たことがありませんでした.シカゴ大学の物理学者は、独自の結び目の渦ループを最終的に作成することを決意し、繊細にねじれたリボンに似た翼を設計し、3D プリンターを使用してそれを実現しました。傑作を水に沈め、電気を使ってその周りに小さな泡を作った後、研究者は翼を前方に引っ張り、その後に同様の形の渦を残しました.求心力によって泡が渦の中心に引き寄せられ、他の方法では見えない結び目のある構造が明らかになり、科学者はそれが流体中をどのように移動したかを確認できるようになりました。これは、イルカが泡輪で遊んでいる YouTube 動画を見て思いついたものです。泡で照らされた渦全体にレーザー光のシートを一掃し、高速カメラで写真を撮ることにより、彼らはこれらのとらえどころのない結び目がどのように動作するかの最初の 3D アニメーションを作成することができた、と彼らは今日 Nature Physics .上のビデオの三葉形の結び目の渦のように、それらのほとんどが数百ミリ秒以内にエレガントに解けることがわかりました。科学者が節のある渦を自分で見たのはこれが初めてですが、同様の構造が太陽の表面を含む多くの場所に自然に存在すると考えられています。コマンドでこれらの流れる結び目をカスタム作成して操作できるようになれば、さまざまな種類の乱気流に対するその神秘的なトポロジーの影響をよりよく理解できるようになる可能性があります.'

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