Un certain phénomène déconcerte les scientifiques depuis près de deux siècles :des vagues isolées, étrangement grand et rapide, se déplaçant indépendamment du flux et du reflux autour d'eux.

Plus récemment, une raison urgente de comprendre ces ondes est devenue claire, lorsque des versions énormes d'entre eux - des tsunamis monstres - ont tué plus d'un quart de million de personnes en Asie du Sud en 2004 et près de 20, 000 au Japon en 2011.

Georgios Vatistas, professeur de génie mécanique à la Gina Cody School of Engineering and Computer Science de Concordia, a passé des décennies à essayer de décoder ces ondes solitaires et de prédire leurs mouvements. Ses dernières découvertes, publié ce mois-ci dans la revue Examen physique E , poussé le champ vers l'avant en observant le comportement des ondes lorsqu'elles se produisent en série.

Les recherches de Vatistas suggèrent qu'il y a beaucoup à apprendre de ces « grappes » de vagues solitaires. Ils s'organisent de manière intrigante, se déplaçant dans une harmonie inattendue.

L'équipe de son laboratoire a enregistré les ondes se produisant spontanément mais simultanément. Ils se sont rapidement arrangés symétriquement, tous régulièrement espacés, voyager à la même vitesse.

En les regardant, un observateur se souviendrait d'une danse, dit Vatistas.

"Nous savons comment les clusters se comportent. Maintenant, en tant qu'ingénieurs, comment utilisons-nous cela pour améliorer la vie humaine ? »

Des exemples dans la nature

Les vagues de type tsunami se produisent bien au-delà des océans et des rivières. Le phénomène apparaît dans la nature et la technologie :dans les circuits électriques, en ondes acoustiques, dans l'atmosphère autour des pôles Nord et Sud, dans les fluides plasmatiques, fibres optiques, mouvement de l'ADN, même en théorie quantique.

Plus Vatistas en apprend sur leurs mouvements uniques, plus il les trouve fascinantes.

"Si vous avez deux vagues solitaires, par exemple, voyageant l'un vers l'autre, ils peuvent se traverser pratiquement sans être affectés, " explique Vatistas. Des simulations ont montré que les vagues vont se heurter puis continuer leur chemin.

Plus dramatique encore, les tsunamis océaniques peuvent voyager incroyablement vite, plus vite qu'un avion gros porteur Boeing 747.

Lorsque les vagues sont créées dans un laboratoire, des motifs encore plus curieux apparaissent.

Vatistas utilise un réservoir cylindrique en plexiglas avec une sortie à une extrémité bouchée par un bouchon de liège. Le réservoir peut être rempli d'eau puis dirigé, avec le mouvement de l'eau capturé à la caméra.

Autrefois, Vatistas a montré que les vagues forment des formes dans l'espace vide à leur noyau créé par la force centrifuge. Entouré de murs d'eau, un triangle apparaîtra, puis un carré, un pentagone et un hexagone.

Vatistas a créé pour la première fois une onde solitaire en rotation en 1990 - une onde est plus facile à étudier lorsqu'elle tourne ou tourne au lieu de se déplacer dans une direction linéaire, éliminant le besoin de poursuivre ses progrès.

L'équipe de recherche de Vatistas se compose de Hamid Ait Abderrahmane de l'Université Khalifa à Abu Dhabi, Hoi Dick Ng, professeur de génie à Concordia, et Pooya Soltanian Sedeh, étudiant diplômé. Pour cette étude, ils ont créé un groupe ou une série de vagues. Leur record est de 13 dans la même orbite.

Après leur « danse, étonnamment coordonnée, " l'équipe a observé que toutes les vagues se rassemblaient au même endroit puis s'éteignaient simultanément, un moment qu'ils tentent actuellement de quantifier plus précisément.

L'exploiter

En plus d'essayer de prédire les tsunamis avec plus de précision, un domaine qui s'est développé ces dernières années, en particulier au Japon après 2011—Vatistas a également vu comment des chercheurs dans d'autres domaines ont traduit et ajouté à ses découvertes.

Le nouvel article sera probablement particulièrement intéressant pour les mathématiciens, il dit. Le rythme des vagues n'était pas prévu, suggérant qu'ils ne peuvent pas être entièrement modélisés par la formule existante pour prédire leurs mouvements, appelé modèle Korteweg-de Vries. De nouvelles mathématiques doivent être découvertes pour en tenir compte.

« Il faut le comprendre, et puis vous l'exploitez, " il dit.