शोधकर्ता घुमावदार सतहों पर झुकाव व्यवहार का विश्लेषण करते हैं

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Anonim

Starlings की एक murmuration। वाक्यांश साहित्य से कुछ या एक आर्थहाउस फिल्म के शीर्षक की तरह पढ़ता है। वास्तव में, यह उस घटना का वर्णन करने के लिए है जिसका परिणाम है कि सैकड़ों, कभी-कभी हजारों, इन पक्षियों में से झुकाव, जटिल रूप से आकाश के माध्यम से समेकित पैटर्न में उड़ते हैं।

या अधिक तकनीकी शर्तों में, झुकाव।

लेकिन पक्षी एकमात्र प्राणी नहीं हैं जो झुंडते हैं। ऐसा व्यवहार सूक्ष्म पैमाने पर भी होता है, जैसे बैक्टीरिया आंत के गुंबदों को घूमता है। फिर भी पक्षी या बैक्टीरिया, सभी झुकाव में एक शर्त है: इकाई के रूप को संरेखित करने के लिए "सिर" और "पूंछ" के साथ विस्तारित किया जाना चाहिए और एक आदेशित राज्य में पड़ोसियों के साथ स्थानांतरित होना चाहिए।

भौतिक विज्ञानी विभिन्न पैमाने पर गतिशील संगठन को बेहतर ढंग से समझने के लिए झुकाव का अध्ययन करते हैं, अक्सर सक्रिय पदार्थ के तेज़ी से विकासशील क्षेत्र के अपने ज्ञान को विस्तारित करने के तरीके के रूप में। केस इन पॉइंट सैद्धांतिक भौतिकीविदों के एक समूह द्वारा एक नया विश्लेषण है, जिसमें मार्क बोविक, यूसी सांता बारबरा के कावली इंस्टीट्यूट फॉर सैद्धांतिक भौतिकी (केआईटीपी) के उप निदेशक शामिल हैं।

सामान्य रैखिक विमान या फ्लैट त्रि-आयामी अंतरिक्ष की बजाय एक क्षेत्र की घुमावदार सतह पर गति को घुमाए जाने के मानक मॉडल को सामान्यीकृत करना, बोवेक की टीम ने पाया कि पूरे क्षेत्र में समान रूप से फैलाने की बजाए, तीर के समान एजेंट स्वचालित रूप से केंद्रित सर्कुलर बैंड में ऑर्डर करते हैं भूमध्यरेखा। टीम के निष्कर्ष जर्नल फिजिकल रिव्यू एक्स में दिखाई देते हैं।

"क्या यह बैक्टीरिया स्विमिंग कर रहा है, सेल रोमिंग या ऊर्जा लेने वाली 'तीर' उड़ान है, ये सिस्टम एजेंटों के सटीक आकार और संरचना के साथ-साथ उनकी विस्तृत बातचीत से स्वतंत्र सार्वभौमिक विशेषताओं को साझा करते हैं, " इसी लेखक बोइक ने कहा, जो छुट्टी पर हैं केआईटीपी में उनकी भूमिका में सिराक्यूज विश्वविद्यालय। "इन प्रणालियों के आदेशित राज्य कभी भी पूरी तरह से समान नहीं होते हैं, इसलिए घनत्व में उतार-चढ़ाव ध्वनि उत्पन्न करता है, वैसे ही वायु वाद्य यंत्र संगीत बनाते हैं।"

घुमावदार सतहों पर, टीम, जिसमें केआईटीपी के आम सदस्य क्रिस्टीना मार्चेट्टी और केआईटीपी स्नातक साथी सूरज शंकर शामिल हैं, को "विशेष" ध्वनि मोड मिले जो बाधाओं को दूर नहीं करते और बहते नहीं हैं। बोइक के मुताबिक, ये विशेष मोड विशेष हार्मोनिक्स या टोन से मेल खाते हैं जो अन्य सभी हार्मोनिक्स के साथ मिश्रण नहीं करते हैं।

उन्होंने यह भी ध्यान दिया कि ये मोड विशेष रूप से सटीक हैं क्योंकि भूमध्य रेखा की बैंड ज्यामिति एक सपाट सतह की प्लानर ज्यामिति से बहुत अलग है। उदाहरण के लिए, एक अंगूठी पर चलने वाला एक कण अपने शुरुआती बिंदु पर वापस आता है, भले ही यह "सीधे" पथ के साथ चलता है। यह एक विमान पर नहीं होता है, जहां संस्थाएं सीधी रेखा में हमेशा के लिए जारी रहती हैं, कभी वापस नहीं आतीं, जब तक कि वे किनारे का सामना न करें। यह सुविधा क्षेत्र और विमान के बहुत अलग टोपोलॉजी का प्रत्यक्ष परिणाम है।

बोइक ने कहा, "हालांकि एक क्षेत्र में कोई किनारा नहीं है, फिर भी झुकाव पैटर्न बैंड के किनारे हैं।" "तो बस स्थानीय रूप से ऊर्जा का उपभोग करके, क्षेत्र पर सक्रिय एजेंट स्वचालित रूप से झुकाते हैं और किनारे बनाते हैं।"

लेखकों ने एक और घुमावदार आकार का विश्लेषण किया, एक घंटे का चश्मा आकार वाला आकृति जिसे कैटनोइड कहा जाता है। समानांतर रेखाओं के एक क्षेत्र के विपरीत, कैटनोइड के अवतल वक्रता समानांतर होने के समानांतर कारण बनती है। यह विपरीत वक्रता झुकाव इकाइयों और संबंधित ध्वनि तरंगों को घंटे के चश्मा के शीर्ष और निचले किनारों पर धक्का देती है, जिससे बीच में नंगे - एक क्षेत्र पर क्या होता है इसके विपरीत।

सिराक्यूस यूनिवर्सिटी के भौतिकी विभाग में मुलायम पदार्थ कार्यक्रम में डॉक्टरेट के छात्र शंकर ने कहा, "सिर्फ यह तथ्य कि ये सिस्टम झुंड बहुत उल्लेखनीय है क्योंकि वे गतिशील रूप से गति उत्पन्न करते हैं।" "लेकिन वे अपेक्षाकृत अपेक्षाकृत अधिक समृद्ध सिस्टम हैं क्योंकि वे इन 'स्थलीय रूप से संरक्षित' ध्वनि मोड भी उत्पन्न करते हैं।"

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