作者:RIKEN 受迫谐振子的机械运动显示出一种奇怪的相似性，这种相似性与光穿过窄缝时产生的干涉图样(如下所示)相似
学分:爱德华·金斯曼/科学图片库 三位RIKEN物理学家发现了一种特殊的机械运动和光的行为之间意想不到的数学联系1
这种奇怪的联系可以帮助物理学家设计未来的粒子加速器，并研究被称为等离子体的热电离气体
来自RIKEN SPring-8中心的田中仁志和他的同事们是偶然发现的
他们正在设计下一代同步辐射源，在这个源中，电子束绕着一个大的圆形电路运行，在运行时发射出x光
加速腔周期性地加速光束，使它们保持恒定的能量
该团队希望找到一种通过空间扩展光束来安全有效地吸收光束能量的方法
田中说:“我们有一个锋利的高强度光束，可以熔化一个钢制真空室。”
该团队对同步辐射源中循环的电子进行了数学建模
所建模型的核心部分相当于一个受迫谐振子，其固有振荡频率变化缓慢
强迫谐振子的一个简单例子是一个孩子在荡秋千，父母在适当的时候推他以增加秋千的振幅
在田中的例子中，电极提供了这种驱动力，导致电子在周围移动时轻微振动
研究小组解决了这个方程，找到了增加电子束传播的电子振幅所需的最佳频率
令人惊讶的是，这个解决方案看起来类似于描述一个完全不同的系统的解决方案——当一束光穿过一个狭窄的狭缝时，光波发生干涉的方式
当屏幕远离狭缝时，屏幕上会出现明暗条纹图案(图
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亮的部分对应于光波的波峰相长结合的区域，而暗的条纹是一些波的波峰与另一些波的波谷相结合的区域，彼此抵消
田中说:“起初我们不明白为什么会看到这个，因为我们的系统是机械的，不是光学的。”
研究小组随后计算出，任何频率缓慢变化的简单受迫谐振子的行为也将类似于光
当驱动力以正确的频率施加时，系统共振，振幅增加——就像两个光波相长干涉时一样
“谐振子在许多类型的物理中很重要，比如等离子体物理和加速器物理，”田中说，他希望这些结果将在这些领域和其他领域有用
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