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物理:能動的なリングにおける対称性の破れた非線形モードの実験的観測

Nature 426, 6963 doi: 10.1038/nature02042

ソリトンは非線形媒質中において大きな振幅を持ち、空間的にも閉じこめられた波束である。そして水面、光ファイバー、プラズマ、ボースアインシュタイン凝縮体、磁気秩序媒質といった広い範囲の物理系で発生する。すべての系に共通したソリトンの特徴的なふるまいは、特定の非線形性による安定化のため、その波形を変えずに伝搬することである。伝搬経路が閉じている場合、一つまたは数個のソリトンからなるモードは、許容される周波数と位相にさらに制限の加わったトポロジーからなるリングのまわりを回転する。今回我々は、磁性フェライト薄膜からなる非線形能動リングにおいて、スピン波ソリトンのモードスペクトルを測定した。いくつかの対称性の破れた異常なソリトン的モードが観測された。その一例が「メビウス」ソリトンであり、これは1周期ごとの位相変化に見られる2π周期性という基本的な対称性を破っている。実際、メビウスソリトンは初期位相の状態に戻るためにはリングを2周する必要がある。

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