Apa itu Soliton?

Dalam matematika dan fisika, soliton adalah gelombang soliter (sebuah paket gelombang atau pulsa) yang mempertahankan bentuknya sementara ia menjalar pada kecepatan konstan; soliton disebabkan oleh efek nonlinier dan efek dispersif dalam medium. (Efek dispersif merujuk pada hubungan dispersi, hubungan antara frekuensi dan kecepatan gelombang dalam medium.) Soliton ditemukan dalam banyak fenomena fisika, sebagaimana mereka muncul sebagai solusi kelas yang lebar dari dispersif nonlinier lemah persamaan diferensial parsial yang mendeskripsikan sistem fisis.

Soliton, secara matematis, adalah solusi persamaan diferensial nonlinier, memiliki energi total berhingga, terlokalisasi dalam ruang, bersifat stabil, tak menyebar. Profil sebaran rapat energinya menyerupai gundukan yang terpusat dalam rentang ruang berhingga. Setiap soliton dicirikan oleh sifat ketakubahan topologi yang menunjukkan sifat kestabilannya.

Fenomena soliton pertama kali dideskripsikan oleh John Scott Russell (808-1882) yang mengamati gelombang soliter dalam Kanal Edinburg-Glasgow, mereproduksi fenomena dalam tangki gelombang, dan menamainya Gelombang Translasi [1].

Ide soliton sering dikatakan bermula di bulan Agustus 1934 ketika John Scott Russel fisikawan Skotlandia, mengamati fenomena gelombang air di Kanal Edinburg-Glasgow. Russel memaparkan hasil pengamatannya dalam sebuah makalah yang diterbitkan dalam Report of the British Association for the Advancement of Science. Ia menyebut fenomena ini sebagai gelombang besar translasi.

Gelombang air tersebut merambat lurus tanpa mengalami perubahan yang berarti pada bentuk maupun kecepatannya untuk jarak yang cukup panjang serta dalam rentang waktu relatif lama sepanjang kanal.

Dalam kata-kata alih bahasa bebas, Russel mengatakan:
Saya yakin akan lebih baik memperkenalkan fenomena ini dengan mendeskripsikan keadaan dari pengenalan pertama saya dengannya. Saya sedang mengamati gerak kapal sepanjang kanal sempit yang ditarik dengan cepat oleh sepasang kuda, ketika kapalnya tiba-tiba berhenti - tidak demikian halnya dengan massa air pada kanal yang telah digerakkannya; gelombang itu berakumulasi mengelilingi haluan kapal dalam keadaan golakan dahsyat, dan kemudian dengan tiba-tiba meninggalkan haluan kapal, menjalar ke depan dengan kecepatan besar, dalam bentuk gundukan air yang melanjutkan penjalarannya sepanjang kanal tanpa mengalami perubahan bentuk atau pengurangan kecepatan. Saya mengikuti gelombang itu di punggung kuda, dan setelah menyusuli, gelombang itu terus menjalar pada laju sekitar delapan atau sembilan mil per jam, dengan tetap mempertahankan bentuk awalnya, panjangnya sekitar tiga puluh kaki dan tingginya sekitar satu setengah kaki. Tingginya secara berangsur menurun, dan setelah pengejaran satu atau dua mil saya kehilangannya pada belokan kanal.

Russel juga melakukan beberapa percobaan laboratorium untuk mereproduksi gelombang soliton ini, dalam suatu tangki gelombang, dengan cara menjatuhkan sebuah benda pada salah satu ujung tangki. Ia mendeduksi secara empiris, volume air di gelombang sama dengan volume air yang dipindahkan. Sayang sekali, gejala atau fenomena gelombang soliton ini kemudian terlewat tanpa penjelasan selama kurun waktu hidup Russel.
whandi.net