Mediatiedotteet - Tampereen teknillinen yliopisto

Optiikan tutkimus tuottaa tietoa roistoaaltojen synnystä ja esiintymisestä

Roisto-, rosvo- tai tappaja-aalto on yksittäinen, vaarallisen korkea hyökyaalto, joka näyttää syntyvän tyhjästä tyynen merenpinnan keskellä. Kansainvälinen tutkijaryhmä selvitti, miten lasereiden ja kuituoptiikan tutkimus voi lisätä ymmärrystämme näistä merionnettomuuksienkin aiheuttajista.

Roistoaallot ovat harvinaisia, eikä niiden olemassaolosta ei ole aiemmin ollut tieteellistä todistusaineistoa. Tietyissä olosuhteissa optisessa kuidussa kulkevat lyhyet ja voimakkaat valopulssit muistuttavat roistoaaltoja, ja niiden syntyä voidaan kuvata samoilla matemaattisilla kaavoilla.   

–Optiikkaa voidaan käyttää testialustana monien sellaisten kiehtovien luonnonilmiöiden tutkimuksessa, joiden tarkkailu luonnollisessa ympäristössä on vaikeaa, sanoo Associate Professor, akatemiatutkija Göery Genty Tampereen teknillisestä yliopistosta.

Goëry Gentylle kansainvälinen optiikan alan nuoren tutkijan palkinto

Kansainvälinen fysiikan alan kattojärjestö International Union of Pure and Applied Physics (IUPAP) myönsi vuoden 2011 optiikan alan nuoren tutkijan palkinnon Tampereen teknillisen yliopiston optiikan laboratoriossa työskentelevälle Associate Professor Goëry Gentylle.

Genty palkittiin mittavista ansioistaan, jotka koskevat ultralyhyiden laserpulssien etenemistä optisissa kuiduissa ja erityisesti uraauurtavasta tutkimuksesta epälineaaristen ilmiöiden ja ns. superjatkumovalon alueilla.

Palkinto luovutettiin International Commission for Optics (ICO) -järjestön 23. konferenssin yhteydessä Espanjan Santiago de Compostelassa. Genty puhui konferenssissa epälineaarisen kuituoptiikan tutkimuksesta. 

Palkinto on merkittävä tunnustus pitkäjänteisestä työstä kuituoptiikan tutkimuksen edistämiseksi. Genty on saavuttanut huomattavia tuloksia, jotka korostavat optiikan tarjoamia mahdollisuuksia muiden fysiikan ilmiöiden havainnollistamiseen.          

 

Hän kuuluu kansainväliseen tutkimusryhmään, jonka työn tuloksia julkaistiin äskettäin arvostetuissa tieteellisissä aikakauslehdissä Nature Photonics ja Nature Communications.

Gentyn lisäksi tutkimusryhmään kuuluivat professori John M. Dudley (University of Franche-Comté, Ranska), professori Frédéric Dias (University College Dublin, Irlanti) ja PhD Miro Erkintalo, joka väitteli Tampereen teknillisessä yliopistossa Gentyn ohjauksessa ja työskentelee tällä hetkellä Uudessa-Seelannissa Aucklandin yliopiston fysiikan laitoksella.

Nature Photonics -lehden lokakuun numerossa julkaistussa artikkelissaan Instabilities, breathers and rogue waves in optics tutkimusryhmä kuvaa tieteenalalla saavutetut edistysaskeleet, selvittää ilmiön taustalla vaikuttavat fysiikan lainalaisuudet ja tuo esiin optiikan tutkimuksen yhteyden hydrodynamiikan ymmärtämiseen.

Tutkimus on tulosta pitkäaikaisesta kuituoptiikan ja merentutkijoiden välisestä yhteistyöstä, joka sai alkunsa Suomen akatemian rahoittaman optisiin roistoaaltoihin keskittyvän hankkeen aikana vuonna 2009. Hankkeeseen osallistuneet tutkijat julkaisivat yli 30 tieteellistä artikkelia kansainvälisissä vertaisarvioiduissa lehdissä ja saavuttivat uraauurtavia tuloksia optiikan tutkimuksen kytköksistä muihin fysiikan osa-alueisiin.         

Tapahtumahorisontti on toinen luonnonilmiö, jota voidaan jäljitellä optisissa kuiduissa. Tapahtumahorisontti ympäröi mustaa aukkoa, jonka vetovoima on niin suuri, ettei edes valo pääse pakenemaan sen vaikutuspiiristä. Tapahtumahorisontti ympäröi myös valkoista aukkoa, jonne edes valo ei pääse. Samat fysiikan lainalaisuudet ovat havaittavissa optisessa kuidussa, jossa kulkee heikkoja ja voimakkaita valopulsseja eri nopeuksilla.    

– Sen lisäksi että tulokset viittaavat mielenkiintoisiin yhteyksiin ilmiön ja yleisen suhteellisuusteorian välillä, mekanismin oletetaan vaikuttavat myös optisten roistoaaltojen muodostumiseen, sanoo Genty.   

Nature Communications -lehden syyskuun numerossa julkaistussa artikkelissa Nonlinear optics of fibre event horizons Associate Professor Genty kollegoineen Franche-Comtén ja Aucklandin yliopistoista kuvaa kuituoptisten tapahtumahorisonttien muodostumista. Yksinkertaisella ja kattavalla esityksellä voi olla välittömiä vaikutuksia painovoiman optiseen mallinnukseen liittyvien kvanttiominaisuuksien analyysiin. Tutkimus tehtiin Gentyn viisivuotisen akatemiatutkijakauden aikana. Ajanjaksolla on julkaistu yli 50 vertaisarvioitua artikkelia johtavissa tieteellisissä lehdissä.  

Lue myös TTY:n Rajapinta-lehden artikkelit

Roistoaallon prototyypin jäljillä
sekä
Roistoaalto on merimiehen painajainen ja tutkijan unelma

Lisätietoja:
Tampereen teknillinen yliopisto
Göery Genty

Aucklandin yliopisto
Miro Erkintalo

 

Uutisen jättäjä: Marjut Kemiläinen
Asiasanat: tiede ja tutkimus, näkyvyys ja viestintä