Состояние, при котором система колеблется с большей амплитудой на определённых частотах.Резонанс возникает, когда система подвергается воздействию с частотой, совпадающей с её собственной частотой колебаний, что приводит к резкому увеличению амплитуды. Это явление встречается во всей физике: от механических систем, таких как мосты и маятники, до электромагнитных цепей, акустических инструментов и квантовых систем. В физике частиц резонансы — это короткоживущие состояния, которые проявляются как пики в сечениях рассеяния, revealing существование новых частиц. В физике конденсированного состояния резонансы могут объяснять необычный перенос тепла, рассеяние света и спаривание электронов в сверхпроводниках.
Концепция резонанса уходит корнями в древнюю музыку и механические колебания, но была формализована в XIX веке такими физиками, как Герман фон Гельмгольц и лорд Рэлей. В квантовой механике резонанс был введён Джорджем Брейтом и Юджином Вигнером в 1936 году для описания ядерных реакций.
Когда внешняя сила колеблется с частотой, близкой к собственной частоте системы, энергия эффективно передаётся в систему, что приводит к большим колебаниям. При отсутствии затухания амплитуда растёт линейно со временем; при наличии затухания она достигает конечного пика. В квантовых системах резонанс соответствует поглощению квантов энергии, которые совпадают с разностью энергий между дискретными уровнями, как в атомных переходах. При рассеянии резонанс возникает, когда снаряд образует временное связанное состояние с мишенью, увеличивая вероятность взаимодействия.
Резонанс используется в МРТ-визуализации, микроволновых печах, радиоприёмниках, а также при проектировании мостов и зданий для предотвращения разрушительных колебаний. В исследованиях он применяется для обнаружения экзотических частиц и изучения свойств материалов.
Обрушение моста Такома-Нарроус в 1940 году было вызвано не резонансом, а аэроупругим флаттером, однако оно остаётся популярным — и ошибочным — примером резонанса в учебниках.
