水波涡旋与斯格明子

拓扑波结构——相位涡旋、斯格明子、半子等等——在多种量子和经典波场中正吸引巨大关注。令人惊讶的是，这些结构从未在水面（重力-毛细）波这一最显而易见的经典波例子中被恰当探索。在此我们填补这一空白并描述：（i）携带具有轨道与自旋贡献的量子化角动量的不同阶水波涡旋，（ii）由波干涉中水面粒子的瞬时位移形成的斯格明子晶格，（iii）由自旋密度矢量形成的半子（半斯格明子）晶格，以及（iv）时空水波涡旋与斯格明子。我们表明，所有这些拓扑实体都可以在线性水波干涉实验中轻易生成。我们的发现可应用于微流体，并表明水波可用作模拟普适拓扑波现象的可及实验平台。