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基礎・応用科学の中で一般的に言われる「ノイズ」というものは、排除すべきものとして、その発生原因やマイナス的効果及び処理手法などが研究されてきた。しかし、近年の研究で、ノイズというのは自然現象の中で必然的な存在であり、ある条件下ではプラス的な効果を引き起こすことが分かった。例えば普通は認知できない微弱な信号に適切なノイズを加えることによって、その微弱信号が検出できる。これは確率共鳴現象として広く知られている。
本研究では、液晶対流系においてノイズの効果を電気・光学手法を駆使して実験的に調べる。空間の自由度を持った複雑系(液晶系)におけるノイズ効果を定量的に測定・分析し、その結果から複雑系、特に非平衡散逸系におけるノイズ効果による基礎的な知見を構築し、その応用可能性を探ることを目的とする。
(1)液晶対流系の典型的な散逸構造であるWilliams domain(WD)において、そのパターン特性のノイズ依存性を調べた。ノイズの強度・相関時間などのパラメータを変えながら、WDの閾値の振る舞いを詳しく調べ、ノイズ効果を定量的に議論した。特にノイズ強度が高い時には、正弦波と協力して系内にはWDとは異なる興味深い散逸構造が形成された。さらに、WDの閾値のノイズ強度依存性において、パターンの波数が強く関与することが分かった。
(2)一方、ノイズのCutoff周波数(或いは相関時間)によってWDの閾値は著しく変化した。その変化からWDの閾値においてノイズ効果が顕著に現れる領域と、ほとんどその効果が現れない領域が存在することが分かった。つまり、カラーノイズとホワイトノイズによって散逸構造発生に大きな違いがあることが明らかになった。
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