Soliton gas of the integrable Boussinesq equation and its generalised hydrodynamics
本文研究了Boussinesq方程的孤子气体,通过受Thermodynamic Bethe Ansatz启发的启发式方法构建其广义流体力学,为理解(2+1)维KP孤子气体及各向异性双向孤子气体提供了新视角。
2024-10-30 nlin.PS
Nonlinear spectral analysis of Peregrine solitons observed in optics and in hydrodynamic experiments
本文用非线性谱分析方法研究了光纤[1]和流体力学[2]实验中记录的具有类似于游隼孤子的时空局域化的非线性波的开创性观测数据。我们的方法是基于一维聚焦非线性薛定谔方程(1D-NLSE)的可积性,该方程在两个实验中的光学和流体动力学波的传播中处于领先地位。非线性光谱分析提供了由位于复平面中的带组成的所分析结构的某些光谱画像。可以在所谓的有限间隙理论(或周期性逆散射变换)的框架内解释光谱肖像。特别地,组成非线性谱的频带的数目N确定了解的亏格g = N - 1,其可以被视为所考虑的解的时空演化的复杂性的度量。在这种情况下,理想的,合理的游隼孤子代表一个特殊的,退化的亏格2的解决方案。虽然[1]和[2]中采用的拟合程序表明,实验观察到的结构与游隼孤子非常接近,但对光纤和水箱实验中观察到的呼吸子的非线性光谱分析表明,它们表现出与更一般的4类有限间隙NLSE解相关的光谱肖像。此外,非线性谱分析表明,实验中观察到的呼吸子的非线性谱随传播距离缓慢变化,从而证实了实验中不可避免的扰动高阶效应或耗散的影响。
2018-06-28 nlin.PS
Generalized hydrodynamics of the KdV soliton gas
建立了经典可积色散流体力学中孤立子气体理论与多体量子和经典可积系统的流体力学理论--广义流体力学(GHD)之间的显式对应关系。这是通过构建的Korteweg-de Vries(KdV)方程的孤子气体的GHD描述。我们进一步预测了孤子气体的自由能量密度和通量的精确形式,以及守恒电荷和守恒电流的静态相关矩阵。为此,我们确定了孤子的统计与经典粒子的统计,并确认由此产生的GHD静态相关矩阵的孤子气体的数值模拟。最后,我们简单地借用GHD的结果,给出了孤立子气体的受限动力学关联函数。在原则上,其他的结构也是立即可用的,如孤子输运波动的扩散和大偏差函数。
2022-07-21 cond-mat.stat-mech math-ph math.MP
Dispersive hydrodynamics of soliton condensates for the Korteweg-de Vries equation
本文证明KdV方程稠密孤子气体在凝聚极限下的动力学方程约化为$N$相KdV-Whitham调制方程,并构造Riemann问题显式解及数值揭示稀释凝聚体的可积湍流行为。
2022-08-24 nlin.PS nlin.SI
Persistence of hydrodynamic envelope solitons: detection and rogue wave occurrence
本文讨论了在深水单向非线性不规则水波的直接数值模拟中观测到的一个持续200多个周期的波群。模拟条件的特点是参数现实的宽带波在海上。通过求解非线性薛定谔方程的相关散射问题,证明了该群孤子是具有显著稳定参数的强包络孤子。大部分极端波浪都发生在这一群的顶部,导致更高更长的异常波浪事件。
2021-02-03 nlin.PS physics.flu-dyn physics.geo-ph
Experimental evidence of a hydrodynamic soliton gas
本文报道了在浅水区34米长的波浪水槽中实现双向气体孤子的实验。我们利用正弦波的分裂来注入连续的孤子,这些孤子沿着槽来回传播。尽管有不可避免的阻尼,孤子在衰减时仍保持其轮廓。其结果是形成一个稳定的状态,其特征在于由一个致密的孤立子气体的统计性质是很好地描述了一个纯粹的可积动力学。气体中的基本成分,即两个孤立子的相互作用,进行了详细的研究和比较有利的Kaup-Boussinesq可积方程的解析解。高分辨率的空间-时间测量的表面高程波水槽提供了一个独特的工具,实验研究的整个频谱的激励。
2019-04-26 nlin.PS nlin.SI physics.flu-dyn
Formation and Dynamics of Quantum Hydrodynamical Breathing Ring Solitons
我们发现,激子极化激元凝聚体可能会表现出一个新的基本的,自本地化的非线性激发没有看到在其他量子流体动力学系统,这需要一个黑暗的环形呼吸的形式。我们预测,这些结构自发形成,并保持稳定的统一的共振和非共振强迫的组合下。我们研究单环动力学,环相互作用和环湍流,并解释如何直接实验观察可能。我们讨论了环形成的统计数据,并提出了一个实验方案,这些结构可能被利用来研究平衡和非平衡临界相变之间的平滑交叉。最后,我们提出了一种替代机制的形成这些拓扑呼吸,在其中,他们外接高斯共振泵。对呼吸环孤子的观测将代表量子流体力学这一广阔领域中的第一个基本呼吸孤子。
2019-05-27 cond-mat.mes-hall nlin.PS physics.app-ph
Hydrodynamics and two-dimensional dark lump solitons for polariton superfluids
我们研究了一个二维非相干泵浦激子-极化激元凝聚体所描述的开放耗散Gross-Pitaevskii方程耦合到激子密度的速率方程的极化激元动力学。采用流体动力学的方法,我们使用多尺度展开方法来推导出几个模型出现在浅水波的背景下,粘性。特别地,我们推导出一个Boussinesq/Benney-Luke型方程和它的远场展开Kadomtsev-Petviashvili-I(KP-I)方程的右和左去波。从KP-I模型出发,我们预言了无涡旋、弱(代数)定域的二维暗块孤子的存在。我们发现,在耗散的存在下,暗块表现出的寿命比平面暗孤子的寿命大三倍。直接数值模拟表明,暗块确实存在,其耗散动力学是很好地捕捉我们的解析近似。研究还表明,由于暗孤子条纹的横向“蛇形”不稳定性,可以自发地形成块状和涡旋状结构。
2018-04-23 cond-mat.quant-gas nlin.PS
Phase-suppressed hydrodynamics of solitons on constant-background plane wave
非线性薛定谔方程(NLSE)的孤子解和呼吸子解被用来模拟非线性色散介质(如水面)中的局域结构。这种精确解的精确传播的条件之一是在载波中正确生成精确的初始相移分布,如由特定时间或位置处的NLSE包络所定义的。在这里,我们的实验表明,这种初始精确的相位激发的本地化包络孤子和呼吸,调制恒定振幅的平面波(有限的背景)的流体动力学传播过程中的意义。以中等水深的静止黑孤子和深水中的脉动Peregrine呼吸子为例,我们展示了当初始相移为零时,这些局域化包络在长传播距离上演化时是如何分解的。通过设置包络相位为零,暗孤子将分裂为两个灰型孤子和色散元。在双重本地化的游隼呼吸的情况下,最大放大是相当滞后的;然而,局部的最大聚焦波的形状测量连同各自的签名相移几乎相同的精确分析游隼表征在其最大压缩位置。在两个大型浅水和深水波浪设施中进行的实验,在所有情况下都与NLSE模拟非常一致。
2020-10-28 nlin.PS physics.flu-dyn
On the spectral stability of soliton-like solutions to a non-local hydrodynamic-type model
考虑了一个具有内部结构的非线性弹性介质模型。介质被假定为含有空腔、微裂纹或物质斑点,这些物质在物理性质上与基础材料明显不同。为了描述这种介质中的波动过程,使用物理场的平均值。这导致非线性演化偏微分方程,不同于经典的平衡方程。所考虑的系统具有一族不变的类孤子解。这些解决方案被证明是谱稳定的参数在一定的限制下。
2019-09-09 math-ph math.MP nlin.PS
Kinetic equation for soliton gas: integrable reductions
孤立子气体的宏观动力学可以用Whitham方程的热力学极限来解析描述,得到一个关于态密度的积分-微分动力学方程。在δ泛函近似下,孤子气体的动力学方程化为一个不可对角化的流体动力学方程组,其矩阵由若干个2 × 2的Jordan块组成。在这里,我们证明了这个系统的可积性,它具有一个层次的通勤流体动力学流量,并可以通过扩展的广义速度图方法来解决。我们的方法是一个概括Tsarev的理论diagonalisable系统的流体动力学类型的拟线性系统与非平凡的约旦块结构。
2021-09-24 math-ph math.MP nlin.PS
Temporal dynamics of tunneling. Hydrodynamic approach
我们使用Gros-Pitaevskii/非线性薛定谔方程的流体力学表示来分析宏观隧穿过程的动力学。我们观察到的趋势,在隧道过程的早期阶段的波破碎和冲击形成。在势垒的外围出现密度分布的一个点,在适当的条件下,它可以转变成一个亮孤子。我们的方法,基于Burgers方程的解中的冲击形成理论,允许我们找到喷射的光点(或孤子,如果形成)的参数,包括其传播的速度。无论非线性参数的值和符号如何,都会形成密度中的光点。然而,只有当这个参数是负的(吸引力)和足够大的时候,才可能形成孤子。提出了一个标准。一个孤立子的喷射也观察到数值。我们证明,理论和数值,控制形成孤子通过隧道。初始态控制着被射出孤子的质量。
2006-12-29 cond-mat.other math-ph math.MP
Solitons in fluctuating hydrodynamics of diffusive processes
我们证明了由一维统计过程的大起伏引起的流体力学系统一般表现出孤子和非线性波。我们推导出这些解决方案的显式形式,并检查其性质的Kipnis-Marchioro-Presutti模型(KMP)和对称排斥过程(SEP)的特定情况下。我们发现,这两个流体系统相关的非线性变换,这揭示了一个额外的对称性SEP系统,但仍然有显着不同的属性。特别地,KMP流体具有表现出双折射的非平凡声波频谱,而SEP流体的声波基本上是平凡的。在KMP模型中出现的声波和孤子组态与不稳定性的发生有关。
2020-02-01 cond-mat.stat-mech hep-th math-ph
Arbitrary-genus dark soliton gases in the defocusing nonlinear Schrödinger hydrodynamics
Concordia University(康科迪亚大学);Beijing Normal University(北京师范大学);UCLouvain(天主教鲁汶大学)
本文研究了非聚焦非线性 Schrödinger 流体动力学中反常 genus 的暗孤子气体,通过考虑 N 个暗孤子在 N 趋近于无穷大时的极限,引入了暗孤子气体的任意 genus 潜在,并通过 Deift-Zhou 非线性最陡下降方法分析了其大空间渐近和长时间演化。
2026-05-18 math-ph math.AP math.MP
Prediction and manipulation of hydrodynamic rogue waves via nonlinear spectral engineering
游子孤子(PS)被广泛认为是一种典型的非线性结构,它可以捕捉单向波列非线性传播中出现的异常波的特性。作为一维聚焦非线性薛定谔方程在非零边界条件下的精确呼吸子解,PS可以看作是有限背景下的孤立子,即孤立子与单色波的非线性叠加.最近的一项数学工作表明,非零边界条件和孤子含量都不是产生PS的先决条件。相反,它已被证明,PS可以出现本地,作为一个渐近结构所产生的传播的任意大的衰减脉冲,独立于其孤子的内容。这一数学发现改变了广泛接受的流氓波的孤子性质的范式,使PS出现从部分辐射,甚至完全无孤子的初始数据。在这项工作中,我们实现了数学预测的普遍机制的本地PS出现在水槽实验中的一个特定的目标,以控制点的PS发生在时空中施加适当选择的初始啁啾。通过采用逆散射变换的合成的初始数据,我们能够工程师一个本地化的波包与规定的孤子和辐射的内容。这使得我们能够通过调整逆散射光谱来控制流氓波出现的位置。所提出的方法的非线性谱工程被发现是强大的高阶非线性效应不可避免的在现实的波传播条件。
2021-08-05 nlin.PS physics.flu-dyn
The Peregrine breather on the zero-background limit as the two-soliton degenerate solution: An experimental study
孤子是描述流体力学、光学、等离子体和玻色-爱因斯坦凝聚体中波动局域化非线性演化的相干结构。虽然游隼呼吸是已知的放大一个单一的本地化扰动的载波有限振幅的一个因素的三个,有一个对应的解决方案在零背景称为退化的两个孤子,这也导致高振幅最大值。在这项研究中,我们报告了这样的多孤子的观察与双本地化峰值在水波水槽。在这个实验中收集的数据证实了独特的实现波放大的一个因素,在良好的协议与非线性薛定谔方程解决方案的动力学。先进的数值模拟解决问题的非线性自由水面边界条件的理想流体量化的物理限制退化的两个孤子在流体动力学。
2020-11-26 nlin.PS physics.flu-dyn
Soliton-mean field interaction in Korteweg-de Vries dispersive hydrodynamics
本文研究 KdV 方程中孤子与稀疏波及色散冲击波的相互作用,综合微扰理论、Whitham 调制和逆散射变换解释透射或陷俘机制。
2022-11-27 nlin.PS nlin.SI physics.flu-dyn
Free expansion of fermionic dark solitons in a boson-fermion mixture
利用含时动力学平均场流体动力学模型研究了简并费米气体与玻色-爱因斯坦凝聚体在简谐势和周期光格势下的混合态中费米暗孤子的形成.数值模拟的暗孤子与“缺口”的概率密度与零的最小值作为一个非线性的延续的第一振动激发的线性平均场流体动力学方程,最近建议纯玻色子。我们研究了这些暗孤子的自由膨胀以及随之而来的中心凹口尺寸的增加,并讨论了实验观察自由膨胀后的凹口的可能性。
2005-09-08 cond-mat.other cond-mat.soft nlin.PS
Optical Kerr Spatio-Temporal Dark-Lump Dynamics of Hydrodynamic Origin
在光学立方非线性或克尔介质中获得非衍射、非色散的时空局域波包具有重要的理论意义和应用价值。在这里,我们解析地预测了(2+1)维非线性薛定谔方程的一族时空暗块孤波解的存在性。黑色的块状物代表连续波背景上的多维光洞。我们从(2+1)维浅水Kadomtsev-Petviashvili模型的流体动力学精确孤子解中解析地导出了暗块,继承了它们复杂的相互作用性质.这一发现为激发和控制流体动力足迹的光学多维极端波现象开辟了一条新的途径。
2016-02-26 nlin.PS
Dark solitons in the unitary Bose gas
本文研究了横向简谐约束下的超冷稀幺正玻色气体,由于s波散射长度的发散,使得该气体的状态方程具有普适性。从超流体的流体动力学方程出发,我们导出了一个有效的一维非多项式薛定谔方程(1D NPSE),该方程同时考虑了轴向动力学和横向动力学。最后,通过求解一维NPSE,我们得到了玻色系统暗孤子(灰孤子和黑孤子)的有意义的解析公式。
2020-04-14 cond-mat.quant-gas nlin.PS
Deformations of bihamiltonian structures of hydrodynamic type
本文研究了具有一个因变量的流体动力学型双哈密顿偏微分方程的变形。我们研究这种变形的原因是,变形系统保持了无穷多个交换积分的运动到一定程度的变形参数。这一事实表明,这些系统可能有,至少在小的时候,多孤子的解决方案。我们的数值实验证实了这一假设。
2001-08-09 math.DG nlin.PS nlin.SI
On the stability of kink-like and soliton-like solutions to the generalized convection-reaction-diffusion equation
利用定性方法和数值模拟方法研究了广义对流反应扩散方程类扭结行波解和类孤子行波解的稳定性。
2011-09-02 nlin.PS nlin.SI
Observation of dense collisional soliton complexes in a two-component Bose-Einstein condensate
本研究在双组分原子玻色–爱因斯坦凝聚体中利用微波脉冲绕转技术刻印周期自旋图案,实验并理论观测密集孤子阵列的碰撞、形变及暗–反暗孤子等动力学,获得持续碰撞的孤子复合体,为研究孤子气体提供平台。
2024-06-12 cond-mat.quant-gas nlin.PS
A New Nonlinear Liquid Drop Model. Clusters as Solitons on The Nuclear Surface
通过在流体动力学模型中,即在流体动力学方程和相应的边界条件中引入形状偏差中的高阶项,我们得到了二阶Korteweg de Vries方程(KdV)。通过在液滴模型(LDM)中,即在动力学项、表面项和库仑项中,引入二阶的较高项,获得相同的方程。KdV方程具有椭圆余弦波作为稳态解。这些波可以描述球形核的小的非谐振动直到孤波。孤子可以描述原子核表面团簇的预形成过程。我们将这种非线性液滴模型应用于重核α形成。我们发现了一个额外的最小值,在这样的系统的总能量,对应的孤子作为集群的核表面。通过引入壳效应,我们选择这个最小值与基态简并。光谱因子由两个最小值的平方振幅之比给出。
1996-12-02 nlin.PS nucl-th patt-sol
Effect of local Peregrine soliton emergence on statistics of random waves in the 1-D focusing Nonlinear Schrödinger equation
孤立子常被认为是无赖波的原型。随着一维聚焦非线性薛定谔(NLS)方程半经典极限的研究进展,这一猜想可以从另一个角度来看待。在本文中,连接确定性和统计的方法,我们数值演示的随机波的统计特性的演化上的普遍的局部外观的游隼孤子的效果。在最近的实验研究中,在纤维光学和流体力学的背景下发现了这种效应的证据。该方法可以作为一个强有力的工具来描述随机波的瞬态动力学,并提供了新的见解的问题的流氓波的形成。
2019-05-23 nlin.PS nlin.SI
Emergent soliton-like solutions in the parametrically driven 1-D nonlinear Schrödinger equation
本文数值研究了一维非线性薛定谔方程在$f(x)=f_0 \exp(iKx)$形式的参数强迫作用下的空间周期呼吸子解的长时间动力学行为。在没有耗散的情况下,观察到以恒定振幅和速度传播的鲁棒类孤立子激发。随着耗散,这些孤子失去能量(和振幅),但获得速度-在普通孤子中没有观察到的特性。此外,这些新的孤子被发现对随机扰动是稳定的。
2023-01-09 nlin.PS nlin.SI
Dissipative solitons stabilized by a quantum Zeno-like effect
在量子力学中,一个不稳定的粒子可以通过频繁的测量而稳定下来,这被称为量子芝诺效应。具有耗散的孤子的行为类似于不稳定粒子。类似于量子芝诺效应,在这里,我们表明,孤子可以通过调制周期性色散,非线性,或在BEC可用的外部谐波势稳定。这可以通过分析Painleve可积性条件得到,该条件是由广义非自治非线性薛定谔方程的严格Painleve分析得到的。这一结果对光孤子传输和物质波孤子动力学具有重要意义。
2008-08-28 nlin.PS nlin.SI
Phase evolution of Peregrine-like breathers in optics and hydrodynamics
本文详细研究了在流体力学和光学领域中观测到的有理呼吸波的相位特性,即游子孤子和相关的二阶解。在最大压缩点,我们的实验结果记录在一个波槽或使用光纤平台揭示了一个特征相移是$π$的脉冲的中心部分和连续的背景之间的倍数,在协议与分析和数值预测。我们还强调存在一个大的纵向相移的最大压缩点。
2018-10-01 nlin.PS physics.optics
Solitons, compactons and undular bores in Benjamin-Bona-Mahony-like systems
研究了在BBM方程组中耗散对非线性色散系统行波的影响.在没有耗散的BBM类方程被发现支持孤子和孤子/反孤子的解决方案取决于是否色散项是线性或非线性的。我们研究了介质的非线性增加对孤子和孤子动力学的影响。耗散效应被发现转换的孤立波要么起伏孔或冲击波取决于非线性程度的方程。由于耗散作用,反问题的解也转化为波孔解。但由于粘性效应,牛顿趋于消失。在孤立子和反孤立子的情况下,孔和/或冲击波后面的局部振荡结构被发现敏感地依赖于粘性系数和未扰动问题的解决方案。
2015-04-11 nlin.PS nlin.SI
Breather-like solitons extracted from the Peregrine rogue wave
基于非线性薛定谔方程的Peregrine解,研究了有理数分数脉冲在零背景下的演化。这些脉冲表现出类似呼吸子孤子的行为。我们研究了这种孤子的产生和演化提取,通过光谱过滤方法,从PS的模型中的光纤与现实值的系数占异常色散,克尔非线性,和高阶效应。结果表明,呼吸孤子在光纤中稳定传播。它们对施加到初始背景的小的随机扰动的鲁棒性也被证明。
2014-11-28 nlin.PS physics.optics
Rotating three-dimensional solitons in Bose Einstein condensates with gravity-like attractive nonlocal interaction
研究了具有吸引非局域非线性相互作用的玻色-爱因斯坦凝聚体中旋转三维高阶孤子(方位角孤子)的形成。特别是,我们证明了环形旋转孤子的形成,并研究其稳定性。我们表明,变分方法允许一个很好的近似这样的解决方案,并准确地预测孤子旋转频率。我们还发现,这些旋转的局域化结构是非常强大的,并持续存在,即使初始凝聚条件是相当远离精确的孤子解。此外,排斥接触相互作用的存在并不阻止这些解决方案的存在,但允许控制它们的旋转。我们推测,自陷方位角是一般的凝聚吸引非局部相互作用。
2009-11-26 cond-mat.quant-gas nlin.PS
Perturbed soliton-like molecular excitations in a deformed DNA chain
研究了形变脱氧核糖核酸(DNA)分子链的非线性动力学,该动力学由扰动sine-Gordon方程和代表晶格形变的线性波动方程耦合而成.这里考虑的DNA链被假定为周期性变形,这是能量上有利的构型,并且周期性变形是由于碱基对之间的排斥力、螺旋骨架中的应力以及由于两条链中的弹性应变力。对微扰的sine-Gordon方程进行了多尺度孤子微扰分析,得到的微扰扭结孤子和反扭结孤子是具有小涨落的开态结构.由于晶格的周期性变形引起的扰动改变了孤子的速度。然而,孤子的宽度保持不变。
2008-12-24 nlin.PS nlin.SI
Multi--hump soliton--like structures in interactions of lasers and Bose--Einstein condensates
本文研究了激光辐射与玻色-爱因斯坦凝聚体共同传播的半经典耦合方程的多峰解和周期解。已经发现了让人想起光学矢量孤子的解决方案,并已被用来获得在数值模拟中观察到的动力学的理解,特别是揭示从与激光相互作用的冷凝物的喷流发射现象。
2011-04-14 nlin.PS physics.atom-ph
Collective Topological Dark Solitons, Platicons, and Bright-Like Solitons in Normal Dispersion Optical Frequency Combs
Northeastern University(东北大学);Institute for NanoSystems Innovation, Northeastern University(东北大学纳米系统创新研究所)
该研究利用二维克尔谐振器晶格的拓扑边缘态,无需辅助机制即可在正常色散 regime 中产生集体暗孤子、平孤子及类亮孤子态,拓展了集成光频梳的应用平台。
2026-08-26 nlin.PS physics.optics
Hamiltonian aspects of the kinetic equation for soliton gas
本文研究稠密孤子气体动力学方程的哈密顿结构,证明在delta函数拟设下得到的不可对角化流体动力学型系统对所有标准双孤子相互作用核均具有局部哈密顿结构,并在硬棒情形下通过连续极限得到完整动力学方程的局部多哈密顿表述。
2024-03-29 math-ph math.MP nlin.PS
Quartic Lattice Interactions, Soliton-like Excitations and Electron Pairing in One-Dimensional Anharmonic Crystals
我们发现,两个添加,多余的电子与相反的自旋在一维晶格的四次非谐性可能会形成一个双电子,这是一个本地化的绑定状态的成对电子的孤子状晶格变形。当考虑库仑排斥时,双电子的波函数有两个极大值,在电子-(声子/孤子)晶格耦合足够强的情况下,双电子态是稳定的.此外,双电子的能量被示出为低于具有两个分离的独立电子的状态的能量,因为即使考虑库仑排斥,双电子结合能也是正的
2011-09-19 cond-mat.str-el nlin.PS
Phase transitions in 2D multistable mechanical metamaterials via collisions of soliton-like pulses
在这项工作中,我们报告的观测相变在2D多稳态机械超材料中的超材料中的类孤子脉冲的碰撞发起。类似于晶体固体中的一阶相变,我们通过实验和数值计算观察到,如果新相满足或超过临界核尺寸,则多稳态超材料支持相变。如果满足这个标准,新的相位随后以过渡波的形式传播,将超材料的其余部分转换为新的相位。更有趣的是,我们观察到临界核可以通过类孤子脉冲的碰撞形成。此外,非线性脉冲的丰富的方向依赖行为使得能够控制成核的位置和生长相的时空形状。
2023-02-23 nlin.PS physics.app-ph
More on Classical Stability of Hopf-like Solitons of the Toroidal-Twisted type
Department of Physics and Astronomy, University of California, Irvine(加州大学尔湾分校物理与天文学系);William I. Fine Theoretical Physics Institute, University of Minnesota(明尼苏达大学威廉·I·芬恩理论物理研究所)
本文基于霍普夫模型和扭环结构,通过数值分析证明了大尺寸霍普夫类孤子在全QED理论中作为局部能量极小值的存在,验证了霍普夫-诺埃米假设。
2026-05-01 hep-th nlin.PS
Gaussian-like and flat-top solitons of atoms with spatially modulated repulsive interactions
孤子是一种非线性的粒子激发,在传播过程中具有不可改变的性质(振幅、形状和速度),它在科学的许多分支中无处不在,特别是在物理学中。平顶孤子是一种在纯非线性介质中尚未得到充分研究的新型亮孤子。在这里,一个非线性克尔(立方)介质的超冷原子与空间调制排斥相互作用的模型提出,并证明支持各种稳定的平顶物质波孤子,包括一维(1D)平顶基本和多极孤子,二维(2D)平顶基本和涡旋孤子。我们证明了通过改变相关的物理参数(非线性系数和化学势),普通的亮(高斯)孤子可以转化为新的平顶孤子。平顶孤子族的(不)稳定域检查通过线性稳定性分析和直接数值模拟重新确认。该模型在非线性光学和玻色-爱因斯坦凝聚体的背景下是通用的,这提供了直接的实验途径来观察预测的解决方案。
2019-09-21 cond-mat.quant-gas nlin.PS physics.optics
Soliton-like attractor for blood vessel tip density in angiogenesis
最近,随机模型的数值模拟表明,肿瘤诱导的血管生成中血管尖端的密度采用类似孤子的轮廓[Sci. Rep. 6,31296(2016)]。在这项工作中,我们推导并求解方程的孤子集体坐标,表明孤子如何适应其形状和速度变化的趋化性和扩散。由孤子公式可以重建出容器尖端密度。虽然随机模型表现出较大的波动,我们表明,不同的副本的最大血管尖端密度的位置密切遵循孤立子峰值位置计算的合奏平均值或通过解决一个替代的确定性描述的密度。简单的孤子集体坐标方程也可以用来确定容器网络对参数变化的响应,从而控制它。
2016-12-30 cond-mat.stat-mech nlin.PS physics.bio-ph
Physics on the edge: contour dynamics, waves and solitons in the quantum Hall effect
本文采用围道动力学方法研究了垂直磁场中二维电子系统边缘的激发。特别是,我们专注于边缘激发的量子霍尔效应。除了通常的线性近似,一个不可压缩的液滴的形状变形的非线性分析产生孤立子的解决方案,对应的形状,没有失真的传播。一个扰动分析和结果进行了比较,类似的系统,如涡流补丁在理想的流体力学。在局部感应近似下,我们发现轮廓动力学由曲率的非线性偏微分方程描述:修改的Korteweg-de Vries方程。PACS编号:73.40.Hm、02.40.Ma、03.40.Gc、11.10.Lm
1999-07-12 cond-mat.mes-hall nlin.PS patt-sol
Observation of unidirectional soliton-like edge states in nonlinear Floquet topological insulators
二维固态拓扑材料的一个显著特征是存在对无序散射不敏感的导电电子边缘态。这种单向边缘状态已经在固态电子系统之外的许多实验环境中进行了探索,包括光子器件,机械和声学结构等。了解拓扑态在粒子间相互作用和非线性存在下的行为是非常有趣的。在这里,我们实验证明了单向类孤子的非线性态的光子拓扑绝缘体的边缘组成的激光写入波导。由于周围玻璃的光学克尔非线性,类孤子波包形成无衍射相干结构,由于系统的固有无间隙性,该结构缓慢地辐射功率。类孤子边缘态的实现为理解非线性系统和粒子间相互作用系统中的拓扑现象铺平了道路。
2020-10-22 cond-mat.mes-hall cond-mat.quant-gas nlin.PS
Asymptotic soliton-like and asymptotic peakon-like solutions of the modified Camassa-Holm equation with variable coefficients and singular perturbation
针对带变系数与奇异摄动的修正 Camassa-Holm 方程,提出任意阶渐近类孤子与类峰值子解构造方案,并通过实例验证其精度与可推广性。
2024-01-22 math-ph math.MP nlin.PS
Soliton ratchets out of point-like inhomogeneities
我们介绍并研究了一种新的设计棘轮势孤子激发。的潜力是通过一个阵列的点状(三角洲)的不均匀性,否则均匀的潜力。我们发展了一个集体坐标理论,预言作用在孤子上的有效势是周期性的,但不对称的,并引起棘轮效应。数值模拟完全证实了这一预测,定量协议达成的理论的改进版本。虽然我们特别表明,它是最有趣的建设约瑟夫森结棘轮能够纠正时间对称的交流力量,所提出的机制是非常普遍的,可以出现在许多情况下,包括生物系统。
2003-09-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech math-ph