Les équations de Maxwell régissent l'évolution des champs électromagnétiques, la lumière étant une solution particulière de ces équations dans des espaces dépourvus de charge électrique. Une nouvelle étude publiée dans EPJ C par Alexi Morozov et Nikita Tselousov, de l'Institut de physique et de technologie de Moscou et de l'Institut des problèmes de transmission, Russie, respectivement, détaille des solutions particulières aux équations de Maxwell, appelées nœuds de Maxwell. La recherche pourrait avoir des applications dans les domaines de la physique mathématique et de la théorie des cordes.

« Nous pensons généralement à la lumière comme aux ondes planes. Ce fut une percée lorsque des solutions lumineuses « nouées » ont été découvertes, " explique Tselousov. " La nature noueuse de ces solutions consiste en la structure des lignes de champ électrique et magnétique. On peut observer que certaines des lignes de champ sont des boucles fermées et non trivialement nouées."

Les lignes de champ électrique et magnétique changent au fil du temps en obéissant aux équations de Maxwell. Au fur et à mesure que les champs changent, leurs lignes de champ se déplacent d'une manière ou d'une autre dans l'espace. Alors que les chercheurs ne peuvent pas suivre une ligne de champ arbitraire, les lignes de champ fermées sont spéciales et peuvent être observées au fur et à mesure qu'elles évoluent dans le temps.

« Dans notre journal, on fait une conjecture, que les lignes de champ nouées se déplacent d'une manière très particulière dans laquelle la structure nouée reste, » poursuit Tselousov. « En d'autres termes, on peut dire que cette évolution temporelle n'implique jamais d'auto-croisements ou de croisements de deux lignes de champ."

Tselousov pense que si cette conjecture, obtenue à l'aide de simulations informatiques complexes, est correcte, la conservation des nœuds implique que leur évolution soit intégrable, susceptible de subir l'intégration de la fonction mathématique. Cela signifie que son évolution peut être liée à d'autres modèles et systèmes, en particulier avec des équations non linéaires, qui sont connus pour partager cette propriété.

« C'est très rare et toujours un plaisir d'observer les propriétés intégrables des systèmes car cela signifie une compréhension plus approfondie et de possibles progrès supplémentaires. Nous prévoyons d'aller dans cette direction et de trouver plus de liens avec l'intégrabilité, " conclut Tselousov. " Dans mon esprit, l'un des faits étonnants est cette lumière, si familier à tout le monde, cacher des secrets que nous avons ignorés pendant des siècles."