Ett visst fenomen har gjort forskare förvirrade i nästan två århundraden:ensamma vågor, konstigt lång och snabb, rör sig oberoende av ebben och flödet runt dem.

På senare tid, en brådskande anledning att förstå dessa vågor blev tydlig, när stora versioner av dem - monster tsunamier - dödade mer än en kvarts miljon människor i södra Asien 2004 och nära 20, 000 i Japan 2011.

Georgios Vatistas, professor i maskinteknik vid Concordias Gina Cody School of Engineering and Computer Science, har ägnat decennier åt att försöka avkoda dessa ensamma vågor och förutsäga deras rörelser. Hans senaste fynd, publicerad denna månad i tidningen Fysisk granskning E , drev fältet framåt genom att observera hur vågorna beter sig när de förekommer i en serie.

Vatistas forskning tyder på att det finns mycket att lära av dessa "kluster" av ensamma vågor. De organiserar sig på spännande sätt, rör sig i oväntad harmoni.

Teamet i hans labb registrerade vågorna som uppstod spontant men samtidigt. De ordnade sig snabbt symmetriskt, alla jämnt fördelade, färdas i samma hastighet.

Tittar på dem, en observatör skulle bli påmind om en dans, Säger Vatistas.

"Vi vet hur klungorna beter sig. Nu, som ingenjörer, hur använder vi detta för att förbättra människors liv? "

Exempel i hela naturen

Tsunamiliknande vågor händer långt bortom hav och floder. Fenomenet dyker upp i hela naturen och tekniken:i elektriska kretsar, i akustiska vågor, i atmosfären runt nord- och sydpolen, i plasmavätskor, optiska fibrer, DNA -rörelse, även i kvantteori.

Ju mer Vatistas har lärt sig om deras unika rörelser, desto mer fascinerande finner han dem.

"Om du har två ensamma vågor, till exempel, reser mot varandra, de kan passera genom varandra praktiskt taget opåverkade, "Förklarar Vatistas. Simuleringar har visat att vågor kommer att kollidera och sedan fortsätta på väg.

Ännu mer dramatiskt, havs tsunamier kan resa otroligt snabbt - snabbare än en Boeing 747 jumbo jet.

När vågorna skapas i ett labb, ännu mer nyfikna mönster dyker upp.

Vatistas använder en cylindrisk tank tillverkad av plexiglas med ett utlopp i ena änden stoppat med en kork. Tanken kan fyllas med vatten och sedan styras, med vattenrörelsen fångad på kameran.

Förr, Vatistas visade att vågorna formar former i det tomma utrymmet i kärnan skapade av centrifugalkraft. Omgiven av vattenväggar, en triangel kommer att dyka upp, sedan en kvadrat, en femkant och en sexkant.

Vatistas skapade först en roterande ensam våg 1990 - en våg är lättare att studera när den cirklar eller roterar istället för att färdas i en linjär riktning, eliminera behovet av att jaga dess framsteg.

Vatistas forskargrupp består av Hamid Ait Abderrahmane från Khalifa University i Abu Dhabi, Concordia ingenjörsprofessor Hoi Dick Ng och doktorand Pooya Soltanian Sedeh. För denna studie, de skapade ett kluster eller en serie av vågorna. Deras rekord är 13 i samma bana.

Efter deras överraskande samordnade "dans, "laget såg hur alla vågor samlade sig på samma plats och sedan dog ut samtidigt, ett ögonblick försöker de för närvarande att kvantifiera mer exakt.

Att utnyttja det

Bortsett från att försöka förutsäga tsunamier mer exakt - ett fält som har vuxit de senaste åren, särskilt i Japan efter 2011 — Vatistas har också sett hur forskare inom andra områden har översatt och lagt till hans resultat.

Det nya papperet kommer sannolikt att vara särskilt intressant för matematiker, han säger. Vågornas takt var inte förväntad, föreslår att de inte helt kan modelleras av den befintliga formeln för att förutsäga sina rörelser, kallade Korteweg-de Vries-modellen. Ny matematik måste upptäckas för att redogöra för dem.

"Du måste förstå det, och sedan utnyttjar du det, " han säger.