物理学家终于创造出期待已久的电磁涡旋炮

这不仅令人惊叹，还可能彻底改变沟通方式。

就像这个气泡环，但带有电磁力。

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涡环非常酷，电磁学更酷。现在，一组物理学家找到了一种将这两种现象结合起来的方法，创造了电磁涡旋炮。

在流体（包括气体）中，当射流以比周围流体更高的速度穿过流体时，由于摩擦力，可以产生涡环。涡流炮可用于产生这些瞬时压力差，从而产生涡环，尽管它们在自然界中也经常发生。

“速度梯度形成并导致内层围绕外层滚动，形成环形涡流，”一篇关于该主题的论文解释道。 “这个过程发生在十分之一秒内，因此涡环被脉冲发射到空气域中。由于其自身的动量、热浮力和旋转流体的惯性，涡环在大气中向上上升。随着环上升时，由于与周围空气的扩散和传热过程，它会减慢并冷却。”

它们看起来非常酷，但如果您是水母，请不要靠得太近。

虽然很有趣，但它可以使用一点电磁力。 1996 年，物理学家 R. W. Hellwarth 和 P. Nouchi 提出了麦克斯韦方程组的解决方案，其中可以创建“聚焦甜甜圈脉冲”或“飞行甜甜圈”，并通过自由空间传播。

尽管很有趣，但电磁涡流（或者饥饿者的甜甜圈）在通信和无线技术方面具有潜在的用途，但迄今为止从未被观察到。当它们被观察时，就像它们的非电磁对应物一样，它们出奇地坚固。

“在这里，我们报告微波环形脉冲可以通过瞬态有限孔径宽带喇叭天线发射器发射，作为‘空气涡流炮’的电磁对应物，”一个国际团队在他们最近的研究中解释道。 “应用这种有效的发生器，我们通过实验在自由空间中绘制了环形脉冲的拓扑斯格明子纹理，并展示了它们的弹性传播动力学，即在传播过程中，脉冲如何朝着更强的时空不可分离性和更接近规范地狱沃斯的方向演化– Noouchi 环形脉冲”。

尽管由于增加了电磁力，该过程稍微复杂一些，但与创建涡环有些相似。

该团队在一份声明中解释说：“其原理涉及利用超宽带、径向极化、锥形同轴喇叭天线来创建旋转电磁波结构。” “当天线发射时，它会产生瞬时压力差，形成这些涡环，这些涡环在长距离内保持其形状和能量。这种方法的独特之处在于它能够产生具有复杂拓扑特征的电磁脉冲，例如斯格明子、在传播过程中表现出卓越的弹性和自愈特性。”

有时科学家所做的事情只是为了酷而酷，没有什么明显的应用，但这里不是。研究小组表示，涡环的光谱和偏振特性意味着它们可以比传统波携带更多的信息，这可能使它们成为下一代通信网络的理想选择，并提供新的方式传输和编码数据。

研究小组补充道：“此外，即使在环境干扰的情况下，它们也能保持结构完整性，这使它们成为遥感和目标检测方面的宝贵工具。” “通过分析这些涡流脉冲的独特模式，我们可以开发更精确、更可靠的方法来检测和定位物体，无论是在防御系统还是太空探索中。”

更多肯定会随之而来，但现在很高兴我们终于拥有了期待已久的电磁涡旋炮。

该研究发表在《应用物理评论》上。