Физики из Англии и Италии проверили передачу закрученности от механических изгибных волн в трубке в волны давления в жидкости. Для создания волн они формировали в алюминиевой трубе пилообразный профиль. Ученые показали, что изготовленное ими устройство может заменить целый массив динамиков, с помощью которого обычно создают закрученный звук.

Исследование опубликовано в Communications Physics.

Волны с ненулевым орбитальным моментом (закрученные волны) стали объектом пристального исследования ученых в последние тридцать лет. Первоначально они были обнаружены для света и нашли применение в оптических пинцетах, где закрученные фотоны могут передавать плененному объекту вращение. Сейчас такие состояния обнаружены и у волн материи, звуковых и спиновых волн.

Состоянию с определенным орбитальным моментом соответствует винтообразный фронт волновой функции частицы, а значение этой наблюдаемой связано с тем, сколько раз фаза совершает полный оборот при одном обороте азимутального угла. Другими словами, чем сильнее наклонен фронт, тем больше орбитальный момент волны. Наклоненным фронтами обладают и другие волновые моды, например бесселевы пучки высоких порядков или целые вихревые структуры, в которых удается увидеть дробный орбитальный момент.

Перенос идеи о закрученных волнах в твердое тело, а именно к механическим волнам упругости, произошел совсем недавно. В феврале этого года группа физиков из Англии и Италии под руководством Грегори Чаплэйна (‪Gregory Chaplain) из Эксетерского университета предложила концепцию устройства, позволяющего генерировать такие волны, в виде полой трубки, один из концов которой имеет пилообразный профиль. Расчеты показали, что при помещении такой трубки в воду, закрученные волны упругости будут передавать орбитальный момент в волны давления жидкости. Теперь же физики подтвердили свои расчеты экспериментально.