Een bepaald fenomeen heeft wetenschappers bijna twee eeuwen in verwarring gebracht:eenzame golven, vreemd lang en snel, onafhankelijk van de eb en vloed om hen heen bewegen.

Recenter, een dringende reden om deze golven te begrijpen werd duidelijk, toen enorme versies van hen - monstertsunami's - in 2004 meer dan een kwart miljoen mensen in Zuid-Azië en bijna 20 mensen doodden, 000 in Japan in 2011.

Georgios Vatistas, hoogleraar werktuigbouwkunde aan Concordia's Gina Cody School of Engineering and Computer Science, heeft tientallen jaren besteed aan het decoderen van deze eenzame golven en het voorspellen van hun bewegingen. Zijn nieuwste bevindingen, deze maand gepubliceerd in het tijdschrift Fysieke beoordeling E , duwde het veld naar voren door te observeren hoe de golven zich gedragen wanneer ze in een reeks voorkomen.

Vatistas' onderzoek suggereert dat er veel te leren is van deze 'clusters' van eenzame golven. Ze organiseren zich op intrigerende manieren, bewegen in onverwachte harmonie.

Het team in zijn laboratorium registreerde de golven die spontaan maar tegelijkertijd ontstonden. Ze schikten zich snel symmetrisch, allemaal gelijkmatig verdeeld, met dezelfde snelheid reizen.

Kijken naar hen, een waarnemer zou worden herinnerd aan een dans, zegt Vatistas.

"We weten hoe de clusters zich gedragen. Nu, als ingenieurs, hoe kunnen we dit gebruiken om het menselijk leven te verbeteren?"

Voorbeelden in de natuur

Tsunami-achtige golven komen ver buiten oceanen en rivieren voor. Het fenomeen komt overal in de natuur en technologie voor:in elektrische circuits, in akoestische golven, in de atmosfeer rond de Noord- en Zuidpool, in plasmavloeistoffen, optische vezels, DNA-beweging, zelfs in de kwantumtheorie.

Hoe meer Vatistas heeft geleerd over hun unieke bewegingen, hoe boeiender hij ze vindt.

"Als je twee eenzame golven hebt, bijvoorbeeld, naar elkaar toe reizen, ze kunnen praktisch onaangetast door elkaar heen gaan, " legt Vatistas uit. Simulaties hebben aangetoond dat golven zullen botsen en vervolgens hun weg vervolgen.

Nog dramatischer, oceaantsunami's kunnen ongelooflijk snel reizen - sneller dan een Boeing 747-jumbojet.

Wanneer de golven in een laboratorium worden gecreëerd, nog meer merkwaardige patronen verschijnen.

Vatistas gebruikt een cilindrische tank gemaakt van plexiglas met een uitlaat aan het ene uiteinde gestopt met een kurk. De tank kan met water worden gevuld en vervolgens worden bestuurd, met de beweging van het water vastgelegd op camera.

Vroeger, Vatistas toonde aan dat de golven vormen vormen in de lege ruimte in hun kern, gecreëerd door middelpuntvliedende kracht. Omgeven door muren van water, er verschijnt een driehoek, dan een vierkant, een vijfhoek en een zeshoek.

Vatistas creëerde voor het eerst een roterende eenzame golf in 1990 - een golf is gemakkelijker te bestuderen wanneer hij ronddraait of roteert in plaats van zich in een lineaire richting te verplaatsen, het elimineren van de noodzaak om zijn vooruitgang na te jagen.

Het onderzoeksteam van Vatistas bestaat uit Hamid Ait Abderrahmane van de Khalifa University in Abu Dhabi, Concordia engineering professor Hoi Dick Ng en afgestudeerde student Pooya Soltanian Sedeh. Voor deze studie is ze creëerden een cluster of reeks van de golven. Hun record is 13 in dezelfde baan.

Na hun verrassend gecoördineerde "dans, " het team keek toe hoe alle golven zich op dezelfde locatie verzamelden en vervolgens tegelijkertijd uitdoofden, een moment dat ze momenteel nauwkeuriger proberen te kwantificeren.

Het benutten

Afgezien van het proberen om tsunami's nauwkeuriger te voorspellen - een veld dat de afgelopen jaren is gegroeid, vooral in Japan na 2011 - Vatistas heeft ook gezien hoe onderzoekers op andere gebieden zijn bevindingen hebben vertaald en aangevuld.

Het nieuwe artikel zal waarschijnlijk vooral interessant zijn voor wiskundigen, hij zegt. Het tempo van de golven was niet voorzien, wat suggereert dat ze niet volledig kunnen worden gemodelleerd door de bestaande formule voor het voorspellen van hun bewegingen, het Korteweg-de Vries-model genoemd. Er moet nieuwe wiskunde worden ontdekt om ze te verklaren.

"Je moet het begrijpen, en dan pas je het aan, " hij zegt.