Sains soliton

Dalam kaitan dengan pekerjaan Stokes, Boussinesq, Rayleigh, Korteweg, de Vries, dan banyak yang lain, kita tahu bahwa "gelombang besar translasi" adalah bentuk khusus gelombang air permukaan.

Persamaan yang mendeskripsikan penjalaran gelombang satu arah pada permukaan kanal yang dangkal diturunkan oleh Korteweg dan de Vries pada tahun 1895 yang memberi perhitungan lengkap solusi persamaan hidrodinamika nonlinier.

Perkembangan yang berarti setelah pekerjaan Korteweg-de Vries muncul pada tahun 1965, ketika Zabusky dan Kruskal berhasil mengungkap terjadinya fenomena (yang kemudian dikenal dengan) soliton ini dari persamaan Korteweg-de Vries.

Dalam istilah yang lebih teknis, dapat dikatakan bahwa soliton adalah solusi klasik persamaan diferensial parsial nonlinier, yang memiliki energi total berhingga, terlokalisasi dalam ruang, bersifat stabil, nondispersif dengan profil sebaran rapat energinya menyerupai pulsa yang terpusat dalam rentang ruang berhingga. Setiap soliton dicirikan oleh invarian topologi yang menunjukkan sifat kestabilannya. Setelah interaksi nonlinier, soliton muncul kembali, mempertahankan cirinya dengan kecepatan dan bentuk yang sama.

Gejala nonlinear adalah fenomena umum dalam fisika, yakni semua fenomena alam semesta bersifat nonlinear. Benda jatuh bebas, jika interaksi dengan udara diperhitungkan maka ia adalah fenomena nonlinear.

Aplikasi soliton dalam bidang sains muncul di banyak bidang. Mulai dari fisika partikel, zat padat hingga kosmologi:

• Dalam tinjauan partikel, dapat dibayangkan, soliton adalah rotasi-rotasi lokal, atau vorteks-vorteks dari suatu fluida yang berotasi. Semua anggota keluarga partikel yang kita kenal, semisal elektron, proton, neutron, kuark, neutrino dan anggota keluarga partikel lainnya adalah soliton, yakni vorteks-vorteks fluida.
  Dalam model chiral atau model sigma, persamaan Skyrme (model sigma nonlinier yang diperluas) diaplikasikan dalam bidang partikel elementer, skyrmion, instanton.
  Tinjauan soliton begitu efektif untuk wilayah energi rendah hingga menengah. Penemuan pentakuark, inti yang tersusun dari lima kuark dalam tahun-tahun terakhir (2003) merupakan salah satu bukti eksperimental, soliton sebagai model yang bagus dari partikel elementer.
• Dinamika elektron dalam zat padat yang menentukan sifat konduktivitas listrik, sehingga zat padat bersifat, misalnya sebagai konduktor, semikonduktor maupun isolator, dipahami sebagai dinamika soliton.
• Persamaan Ernst untuk aplikasi di bidang kosmologi (jagat raya skala besar), black holes dan monopol.

fisikanet