点击右上角微信好友

朋友圈

请使用浏览器分享功能进行分享

正在阅读:水波成为探索拓扑物理的全新平台
首页> 科技频道> 综合新闻 > 正文

水波成为探索拓扑物理的全新平台

来源:光明网-《光明日报》2025-02-12 09:59

  【瞧!我们的前沿科技】

  光明日报上海2月11日电(记者颜维琦 通讯员丁超逸)人们通常认为,水波是水面的上下振动,波的传播方向与水面振动方向垂直。然而,实际情况并非如此简单。科学家们发现,水波涉及复杂的流体力学效应,能够构造丰富的拓扑矢量场用于粒子的操控。

  近日,复旦大学物理学系资剑教授、石磊教授团队联合河南大学、新加坡南洋理工大学、西班牙圣赛瓦斯蒂安国际理论物理中心等研究机构在《自然》杂志发表关于利用水波拓扑结构操控粒子的研究成果。此次研究成果使水波成为探索拓扑物理的全新平台,不仅深化了人们对经典重力波系统中的矢量特性理解,揭示了其中自旋轨道耦合和锁定机制,也开辟了水波力操控物体运动的研究领域。

  拓扑学是物理学界普遍关注的研究方向。近年来,拓扑效应逐步被引入电磁波、声波以及液体表面波(水波)等经典波动体系,极大地拓展了这一领域的研究深度与广度,成为基础物理研究与应用技术的全新交汇点。

  传统意义上,水波被简化为一种横波,波动中的粒子仅进行上下运动。事实上,这些粒子除了进行上下运动,还有复杂的椭圆轨迹运动。如何控制这些波动?如何形成特定的拓扑结构并加以利用?这些问题一直是学界悬而未决的难题。该研究成果系统揭示了拓扑学在水波体系中的丰富表现形式,为深入探讨经典波动体系中的拓扑效应提供了重要的理论和实验依据。利用液体表面波拓扑结构实现对漂浮粒子的多维度运动控制,成为研究的一个重要创新点。记者了解到,传统的测量方法难以达到实验所需精度,并且无法全面展示液体表面波的所有特性。为此,研究团队基于国际合作开发的算法,揭示了此前学界未注意到的复杂现象,为液体表面波的实验研究提供了新范式。

  业内专家评价,在水面上实现对粒子的自由操控,让高深的物理概念在一个简单系统里肉眼可见。这一突破性成果首次证明拓扑水波场在粒子精准操控中的应用潜力,揭示了通过调控波场的拓扑特性,可以实现粒子更加稳定且灵活的控制。

  “在传统的水波体系中研究新兴的拓扑物理,这种跨学科的研究方法对推动基础研究和应用研究具有重要意义。”资剑介绍,下一步,研究团队将持续优化实验平台,深入研究拓扑水波结构中更丰富的物理特性,探索拓扑水波在粒子操控、机器人控制、水面漂浮物治理以及水能利用等领域的潜在应用,并为光学、声学等学科中的拓扑结构波研究提供更多理论支持和实验依据。

  《光明日报》(2025年02月12日 08版)

[ 责编:李欣哲 ]
阅读剩余全文(

相关阅读

您此时的心情

光明云投
新闻表情排行 /
  • 开心
     
    0
  • 难过
     
    0
  • 点赞
     
    0
  • 飘过
     
    0

视觉焦点

  • 习近平会见越南总理范明政

  • 习近平会见越南国会主席陈青敏

独家策划

推荐阅读
借助一种名为SMART-EM(单分子原子分辨率时间分辨电子显微镜)的技术,首次在原子尺度上拍摄了催化反应过程。
2025-04-15 11:02
中国旅游研究院联合马蜂窝发布《中国赏花游报告2025》
2025-04-15 10:46
春天里,田野上,一粒粒良种破土而出、向阳生长,承载起端牢中国饭碗的希望。既为品种权人提供有力保护,又有效规范种业市场,一粒种子伤“芯”被抚平的故事,折射法治对种业发展的有力保障。
2025-04-15 11:00
中国是拥有杜鹃种类最多的国家之一,超过530种。2018年,《毕节市百里杜鹃风景名胜区条例》出台实施,形成对百里杜鹃资源保护“有地方性法规、有特设机构、有专岗人员”的立体化保护机制。
2025-04-15 10:58
从概念验证中心起步,一大批创新项目正培育成熟、投入市场,迈向更加广阔的未来。
2025-04-15 10:49
以耕地保护为例,为扭转黑土地退化趋势,我国自2020年启动实施了东北黑土地保护性耕作行动计划。
2025-04-14 09:58
北京市、中国科学院发布怀柔综合性国家科学中心科技设施开放运行报告,怀柔综合性国家科学中心已布局建设37个科技设施,其中16个已向全球开放,包括多个国家重大科技基础设施。
2025-04-14 09:57
近日,我国自主研制的最大直径盾构机“沧渊号”在江苏常熟下线,将用于世界最长高速公路水下盾构隧道——海太长江隧道工程施工。
2025-04-14 09:57
志林肚天牛体色以浅红褐色为主,下颚内缘为黑褐色,触角呈暗红褐色。
2025-04-14 09:30
如今,科技小院的科研成果已经推广至山西长子县、榆社县等地,形成了“垃圾分类先行、农用酵素开花、有机合作结果”的发展路径。
2025-04-14 09:28
经监测,截至2024年年底,青海湖裸鲤资源蕴藏量达12.75万吨,较2023年增加0.72万吨,增长5.98%,较2002年保护初期增长49倍;
2025-04-11 03:45
中央气象台预计,4月11日至12日,随着新一股较强冷空气东移南下,我国中东部地区将出现强风、降温、沙尘天气,华北将出现历史同期罕见持续性大风,内蒙古东部和东北地区东部将出现暴雪,南方将出现今年以来最强风雹天气。
2025-04-11 10:23
我国科学家利用嫦娥六号采回的月球背面样品,首次获得月球背面月幔的水含量小于2微克/克,为认识月幔水的时空演化提供了关键约束。
2025-04-11 03:45
自然资源部10日发布公告:经国务院批准,高纯石英矿成为我国第174号新矿种。据悉,这一矿种于2020年至2021年被发现,
2025-04-11 03:45
为实现长期心电智能监测,研究团队开发了一种无运动束缚的动态12导联心电系统(以下简称“MU-DCG系统”),实现了无感化佩戴、抗运动伪影以及低功耗原位实时信号处理的优势集成。
2025-04-11 03:45
一根细细的纱线,一头连着福建首个规模超万亿元的纺织鞋服产业;另一头牵动5位院士的心,带动多项高性能纺织面料技术取得突破,为国内一家锦纶龙头企业及上下游企业新增产值逾10亿元……
2025-04-10 10:13
人工智能快速发展,在赋能千行百业、助推经济社会发展的同时,利用AI进行违法犯罪、AI数据权属争议等新问题也随之出现。透过几个具有代表性的司法案例,看司法机关如何通过积极稳妥审理相关案件,运用法治方式厘清法律边界、做好规制监管、强化司法指引,护航人工智能向上向善。
2025-04-10 10:11
医生身处临床服务、保障人民健康第一线,能切实了解病患需要、诊疗现状、技术进展,也是最容易做创新、出成果的。
2025-04-10 10:07
近日,该所成功研发出全球首套面源污染智能监测系统,首次实现对流动水体中高风险抗生素、农药残留等新发污染物的实时、在线、动态监测。
2025-04-10 03:55
免疫细胞是免疫系统的重要部分。其中,小胶质细胞在中枢神经发育、免疫监视及退行性病变等过程中扮演重要角色,但自1919年被发现以来,小胶质细胞一直被认为仅存在于中枢神经系统内部。
2025-04-10 03:55
加载更多