En physique, systèmes biologiques et technologiques, le temps que mettent les composants d'un système à s'influencer peut affecter la transition vers la synchronisation, une découverte importante qui améliore la compréhension du fonctionnement de ces systèmes, selon une étude menée par la Georgia State University.

Les chercheurs ont développé des formules analytiques qui les ont aidés à arriver à ces conclusions. Leurs conclusions sont publiées dans la revue Rapports scientifiques .

La synchronisation est courante dans de nombreux systèmes d'oscillateurs naturels et artificiels, où une fonction considérable émerge à la suite de comportements coopératifs de nombreux éléments en interaction dans les systèmes. Des exemples de systèmes de synchronisation incluent les neurones dans le cerveau, cellules de stimulateur cardiaque, criquets rythmés, les applaudissements du public dans les salles de concert et les lasers à semi-conducteurs. Dans ces systèmes, éléments en interaction, aussi appelés oscillateurs, ont leurs propres rythmes, mais les interactions peuvent conduire à un rythme commun. Les délais d'interaction, qui sont toujours là dans tout système réel en raison de la vitesse finie du mouvement des signaux, les délais de traitement et d'autres facteurs, peut modifier le rythme ultime. Cette étude examine comment cela se produit.

"La force d'interaction et les délais peuvent changer la façon dont la synchronisation apparaît et se développe, " a déclaré le Dr Mukesh Dhamala, professeur agrégé au Département de physique et d'astronomie et de l'Institut des neurosciences de l'État de Géorgie. "L'histoire du système fait une différence dans la synchronisation. Cet article examine les effets des retards de temps dans la force d'interaction critique nécessaire pour réaliser la synchronisation des oscillateurs couplés. Les transitions de synchronisation nous rappellent les transitions de phase de premier ordre et de second ordre couramment étudiées dans physique statistique.

"Ces résultats peuvent être utiles pour donner un sens aux oscillations de réseau observées expérimentalement, par exemple, les oscillations neuronales dans le cerveau où le délai de conduction entre deux régions connectées varie de quelques à quelques dizaines de millisecondes. Une transition douce ou abrupte vers la synchronisation pourrait être utile pour distinguer une fonction cérébrale normale (par exemple, une décision perceptive) d'un dysfonctionnement (par exemple, une crise d'épilepsie)."

Dans cette étude, les chercheurs ont introduit des délais et modifié la force de couplage entre les oscillateurs pour comprendre les transitions vers et hors de la synchronisation abrupte. Ils ont constaté que le délai n'affecte pas le point de transition pour une synchronisation abrupte lorsque la force de couplage est diminuée à partir d'un état synchronisé, mais le délai peut décaler le point de transition lorsque la force de couplage est augmentée à partir d'un état non synchronisé.