Experimental investigation of electric field distributions in a chaotic 3D microwave rough billiard
首次对具有平移对称性的三维微波混沌粗糙球的电场分布E_N进行了实验研究。平移对称意味着台球的横截面在沿z方向的平移下不变。三维电场分布被测量到水平数N = 489。用这种方法求出了实验空间关联函数C_{N,p}(x,s)~ < E_{N,p}(x+1/2*s)E_{N,p} ^(*)(x - 1/2*s)>,并与理论值进行了比较。对于更高的二维能级数N_{|},实验结果与理论预测符合得很好。
2009-03-17 nlin.CD
The influence of quantum field fluctuations on chaotic dynamics of Yang--Mills system
以模型场系统为例,证明了非阿贝尔规范场的量子涨落导致的Higgs势辐射修正和自发对称性破缺能在本征混沌的经典场系统相空间中产生有序区.以另一个模型场系统为例,证明了当Yang-Mills场与Higgs场的裸耦合常数之比大于某一临界值时,量子涨落对非交换Yang-Mills场的混沌动力学不产生影响.这个临界值是估计的。
2003-06-18 nlin.CD
Investigation of nodal domains in a chaotic three-dimensional microwave rough billiard with the translational symmetry
利用二维能级数N_{|}的概念,可以对具有平移对称性的三维微波混沌粗糙台球中的节域进行实验研究.节域是波函数具有确定符号的区域。我们发现了位于腔截面上的节域数aleph_{ N_{|} }对二维能级数N_{|}的依赖关系。我们证明,在极限N_{|} ->无穷大的实验数据的最小二乘拟合揭示了渐近比aleph_{ N_{|} }/ N_{|} = 0.059 +- 0.029,接近理论预测aleph_{ N_{|} }/ N_{|} = 0.062。这一结果与逾渗理论的预测是一致的。
2009-03-17 nlin.CD
Isospectrality in Chaotic Billiards
我们考虑修改的等谱腔,使经典动力学的变化从pseudointegrable混沌。我们构造一个例子,我们可以证明,isospectrality保留。然后,我们明确地证明这在微波谐振器。
2003-03-23 nlin.CD
Investigation of nodal domains in the chaotic microwave ray-splitting rough billiard
实验研究了混沌微波半圆形射线分裂粗糙球中处于Shnirelman遍历区域的波函数(电场分布)节域。为此目的,测量了台球的波函数Psi_N,直到级数N=415。结果表明,在Shnirelman遍历(N>208)区域,混沌半圆形微波射线分裂粗糙台球的波函数扩展到整个能量面,振幅分布为高斯分布.对于这样的遍历波函数的节域数aleph_N的依赖性的水平数N.我们表明,在限制N->infty的实验数据的最小二乘拟合产生aleph_N/N = 0.063 +- 0.023,接近理论预测aleph_N/N = 0.062。我们证明了,对于更高水平数N = 215-415,节点域平均数σ ^2_N/ N的方差分散在理论极限σ ^2_N/N = 0.05附近。我们还发现节点域面积s的分布具有幂行为n_s ~ s^{-tau},其中标度指数等于tau = 2.14 +-0.12。这一结果与逾渗理论的预测是一致的。
2009-03-12 nlin.CD
Microscopic chaos and diffusion
我们调查微观混沌,定义在一个动态的水平和分子之间的碰撞所产生的,和扩散,其特征在于由一个均方位移成比例的时间之间的连接。我们使用了一些模型,涉及一个单一的粒子在两个维度上移动,并与固定的散射碰撞。我们发现,一些微观非混沌模型表现出扩散,混沌时间序列分析的标准方法是不适合的问题,区分混沌和非混沌微观动力学。然而,我们表明,周期轨道在我们的模型中发挥了重要作用,在混沌和非混沌系统中,它们的不同属性可以用来区分这样的系统在时间序列分析的水平,并在系统中吸收边界。我们的研究结果是相关的实验,旨在验证混沌的存在和相关的动力学性质在微观层面上的扩散系统。
2000-07-21 nlin.CD
Experimental investigation of the elastic enhancement factor in a transient region between regular and chaotic dynamics
我们提出的弹性增强因子W的微波矩形腔模拟一个二维量子台球在规则和混沌动力学之间的瞬态区域的实验研究结果。该腔通过两个微波天线耦合到矢量网络分析仪。偏离系统的可积的一个由于存在的天线作为散射体的特点是由参数的混沌k = 2.8。将矩形腔的实验结果与模拟混沌量子台球的微波粗糙腔的实验结果进行了比较。实验结果获得的频率范围v = 16 - 18.5 GHz和中等吸收强度y = 5.2 - 7.4。我们发现,弹性增强因子的矩形腔低于理论值W = 3预测的可积系统,它是显着高于一个获得的粗糙腔。对微波粗糙腔得到的结果小于随机矩阵理论框架内得到的结果,并且介于它们和最近引入的双通道耦合模型(V. Sokolov和O. Zhirov,arXiv:1411.6211v2[nucl-th],2014年12月12日)。
2015-03-27 nlin.CD
Experimental investigation of nodal domains in the chaotic microwave rough billiard
本文给出了混沌半圆微波粗糙台球中处于Shnirelman遍历区域的波函数(电场分布)节域的实验研究结果。节域是波函数具有确定符号的区域。在N=435的水平上测量了粗台球的波函数Psi_N。在这种方式的依赖节域的数量\aleph_N的水平数$N$被发现,我们表明,在限制N->infty的实验数据的最小二乘拟合揭示了渐近节域数aleph_N/N = 0.058 +- 0.006,接近理论预测aleph_N/N +- 0.062。我们还发现节点域的面积s和周长l的分布具有幂指数n_s ~ s^{-tau}和n_l ~ l^{-tau '},其中标度指数分别为τ= 1.99 ± 0.14和τ'= 2.13 ± 0.23。这些结果与逾渗理论的预测是一致的。最后,我们证明,对于更高级别的数N = 220-435,有符号面积分布在理论极限Sigma_{A} = 0.0386 N^{-1}附近振荡。
2009-03-11 nlin.CD
Experimental and numerical study of spectral properties of three-dimensional chaotic microwave cavities: The case of missing levels
本文对混沌三维微波腔的漏能级统计进行了实验和数值研究。研究了能级涨落的最近邻间距分布、谱刚度和功率谱。我们表明,不完整的光谱的问题的理论方法不工作时,光谱的不完整性是由未解决的共振。在这种情况下,可以通过基于随机矩阵理论的计算来评估缺失水平的分数。
2018-10-22 nlin.CD physics.class-ph
Chaotic mixing using micro-rotors in a confined domain
本文研究了二维Stokes流中点微转子诱导的混沌混合。转子对的动力学,建模为rotlets,在有界域中是非哈密顿的,并在域的子集中产生流体示踪剂的混沌平流。一个完整的参数调查的流体混合作为一个函数的rotlet的初始位置的伪相图的基础上进行。利用有限时间熵和位置熵研究了微转子间流体示踪剂混合随转子相对位置的变化规律。有限时间位置熵用于识别产生良好混合与不良混合的流体区域,并且这通过示踪粒子的斑点的拉伸和折叠来可视化。与经典的闪烁涡动力学的情况下,使用rotlets内的圆形边界建模的流动的速度场是光滑的时间,并满足无滑移边界条件。这使得所考虑的模型更现实的情况下,在微流体装置中使用磁致动微球的混合研究。
2019-07-31 nlin.CD physics.flu-dyn
Physical limit of prediction for chaotic motion of three-body problem
半个世纪前,洛伦兹发现了混沌动力系统的“蝴蝶效应”,并提出了他的著名论断,即长期预测混沌是不可能的。然而,他的主张中“长期”的含义并不十分明确。本文提出了一个新的概念,即预测时间的物理极限,用$T_p^{max}$表示,它为我们提供了一个时间尺度,用来衡量对混沌动力学系统的轨迹进行数学上可靠的(数值)模拟在物理上正确的时间长度。以三体问题为例说明,由于$10^{-60}$(无量纲)微观层次上初始位置固有的物理不确定性,在$t > T_p^{max}$之后,混沌轨道在物理上本质上是不确定的,其中$T_p^{max}\approx 810$对于三体问题的这种特殊情况.因此,在物理上,在$t > T_p^{max}$之后谈论三体问题混沌轨道的“精确的、确定性的预测”是没有意义的。此外,我们对三个天体的混沌运动轨迹的数学模拟表明,由于混沌动力学系统的蝴蝶效应,初始条件的微观物理不确定性可能转化为宏观不确定性。这表明微观层面的不确定性可能是某些宏观不确定性的根源。此外,它还可以为我们解释宇宙中许多宏观现象,如湍流、恒星的随机分布等的不确定性(或随机性)的起源提供理论依据。
2013-07-18 nlin.CD
Chaotic Scattering of Microwaves
在本文中,我们分析了最近进行的实验中的消声室,在那里的散射的微波从一个阵列的金属圆柱体进行了测量。这是一个在短波极限下表现出混沌散射的系统。实验数据的分析旨在阐明潜在的混沌的影响。我们描述了一个强大的数值方法,它提供了任何数量的非重叠反射圆柱体的散射矩阵。我们用这种方法计算了单柱、双柱和三柱的散射,并将数值模拟结果与实验结果进行了比较。仿真和测量验证了所提出的理论。
2001-09-30 cond-mat nlin.CD
Studies of chaotic Dynamics in a Three-Dimensional Superconducting Microwave Billiard
我们提出了第一次测量超导三维,部分混沌微波台球形状像一个小变形杯。我们分析了测量光谱的统计特性的几种方法最初来自量子系统,如本征值统计和周期轨道,并获得根据模型的Berry和Robnik的混合参数约为25%。在对杯中经典运动的数值模拟中,对混沌度进行了估计。这导致约45%的不变混沌刘维尔测度。这个数字和混合参数之间的差异是由于统计分析的有限精度,这是由286个谐振的相当小的数量和微波腔的相当差的非对称性引起的。关于经典系统的周期轨道,我们提出了与谐振腔的长度谱的比较,并介绍了一个新的电磁台球弹跳球公式。
1996-05-07 chao-dyn nlin.CD
Statistics of Chaotic Resonances in an Optical Microcavity
无论是有界系统还是开放系统,本征模的分布都受到广泛的关注。在混沌领域,计数共振可以表征潜在的动力学(规则与混沌),并且通常有助于识别经典到量子的对应关系。在这里,我们研究,从理论和实验两方面,在一个光学微腔与规则和混沌动力学的混合相空间的混沌共振的统计。混沌模式的数量的信息是通过计数规则模式,耦合到前者通过动态隧道提取。实验数据与已知的半经典预测的依赖性的开放通道的数量上的混沌共振的数量是一致的,而他们偏离显着从一个纯粹的随机矩阵理论为基础的治疗,一般。我们将这一结果归因于射线的弹道衰减,它发生在Escherichfest时间内,重要的是,在瞬态混沌的时间尺度内。该方法为开放系统混沌共振的统计分析提供了一种通用工具。
2016-04-05 nlin.CD physics.optics quant-ph
A Gaussian-optical Approach to Stable Periodic Orbit Resonances of Partially Chaotic Dielectric Micro-cavities
利用抛物方程方法,在短波长范围内构造了介质微腔中局域在稳定周期光线轨道上的准束缚模。这些模式被示出共存的不规则间隔的“混乱”模式的一般情况下。准束缚模式的波矢量子化规则推导出一个简单的物理解释的菲涅耳反射;准束缚模式显式构造和数值计算结果相比。的谐振腔的离散对称性的效果进行了分析,并示出产生准简并多重峰,这些多重峰的平均分裂计算的方法从量子混沌理论。
2002-06-29 nlin.CD physics.optics
Toward a chaotic adjoint for LES
基于伴随的灵敏度分析方法是使用流动模拟进行设计的工程师的强大工具。然而,传统的伴随方法打破了尺度分辨模拟,如大涡模拟(LES)或直接数值模拟(DNS),表现出固有的湍流的混沌动力学。基于最小二乘跟踪(LSS)的灵敏度分析避免了传统方法遇到的问题,但具有较高的计算成本。下面的报告概述了一个新的,计算效率更高的制定LSS,非侵入式LSS,并估计其成本为几个典型的流使用李雅普诺夫分析。
2017-02-22 nlin.CD physics.flu-dyn
Curvature-sensitive kinesin binding can explain microtubule ring formation and reveals chaotic dynamics in a mathematical model
微管是丝状管状蛋白质聚合物,其对于一系列细胞行为是必不可少的,并且通常在微米长度尺度上是直的。然而,在一些滑动试验中,微管在分子马达的地毯上移动,即使在没有交联蛋白的情况下,单个微管也可以形成紧密的弧或环。理解这种现象可能会为类似的高度弯曲的微管提供重要的解释,这些微管可以在经历神经变性的神经细胞中发现。我们提出了一个模型的滑行试验中,驱动蛋白移动的微管表面诱导环的形成,通过差分结合,证实了最近的研究结果,在解决方案中应用的马达蛋白驱动蛋白的突变版本能够锁定微管曲率。对于某些参数制度,我们的模型预测,直和弯曲的微管可以同时存在稳定的稳态,已经看到实验。此外,发现不稳定的解决方案,其中微分结合波传播下来的微管,因为它滑过表面,这可能导致混沌运动。虽然这个模型解释了二维微管行为的实验滑动测定,它有可能被改编来解释神经细胞的病理卷曲。
2018-08-01 nlin.CD q-bio.SC
Output error behavior for discretizations of ergodic, chaotic ODE systems
利用数值模拟预测混沌动力系统的特性,固有地涉及不可预测的过程。在这项工作中,我们开发了一个模型的预期误差在模拟遍历,混沌ODE系统,它允许离散化和统计效应,由于不可预测性。使用这个模型,然后,我们生成一个框架,用于理解模拟的采样成本和结果中的预期误差之间的关系,并探索模拟的各种参数的影响。最后,我们概括的框架,以考虑总成本-包括未采样的自旋的时间步-的模拟,并考虑并行计算环境的影响,给出一个现实的模型的挂钟时间和预期误差之间的关系,在一个混乱的ODE系统的模拟。
2022-07-22 math.DS nlin.CD
A dynamical approach to generate chaos in a micromechanical resonator
混沌系统,呈现复杂和不可再现的动力学,可以在自然界中发现,从行星之间的相互作用到天气的演变,但也可以使用先进的信号处理技术进行定制。然而,混沌信号发生器的实现仍然具有挑战性,由于所涉及的动力学的基础物理。在本文中,我们提出了一种从微机械谐振器中产生混沌信号的破坏性方法。这种技术克服了长期以来建立的复杂性,控制屈曲的微/纳米机械结构,通过调制的振幅或频率的驱动力施加到谐振器中的非线性制度。实验特征参数的混沌政权,即庞加莱截面和李雅普诺夫指数,直接比较不同的配置模拟。这些结果证实,这种动态方法是转置到任何类型的微/纳米机械谐振器,从加速度计到麦克风。我们展示了一个直接的应用程序,利用混合特性的混沌制度,通过转换成一个真正的随机数发生器符合美国国家标准与技术研究所的规格的现成的microdiaphragm。这种原始方法的多功能性开辟了新的途径,将混沌的独特性质与微结构的异常灵敏度相结合,从而形成新兴的微系统。
2021-01-28 nlin.CD physics.app-ph
A physical perturbation based study on the prediction of free-fall disks with chaotic modes in the water
本文报道了一种现象,即物理扰动有时可以使具有混沌模式的自由降落运动的确定性得到改善,但通常认为它们也会破坏这种确定性.通过统计比较可能导致不确定性的因素,我们发现着陆位置的标准差的增长直接由物理扰动决定.与此同时,一个重要的衡量标准也被确定下来。这个时间标准与实验上这些问题的可复制性有很大关系,尽管它们本质上是混乱的。我们的假设是由其他文献中的实验验证。这一结果也提供了一个实用的策略,以评估可信的预测时间,通过估计的干扰,从物理参数作为先验。
2022-06-23 nlin.CD physics.flu-dyn
Chaotic behavior of micro quasar GRS 1915+105
黑洞双星的时间尺度从数月到毫秒不等。这种变化的起源仍然不清楚,它可能是由于外部参数的变化,如质量吸积率,吸积流的内部区域的不稳定性等,这些可能性的重要约束可以从波动的非线性行为的研究中获得。我们提出了一种改进的非线性时间序列分析技术,该技术优化了可用数据的使用,并以非主观的方式计算相关维度。我们将这种技术应用于黑洞系统GRS 1915+105的X射线光变曲线,得出结论,至少对于它的12个时间类中的4个,其基本机制是低阶混沌的。
2004-02-10 astro-ph nlin.CD
Chaotic Rydberg atoms with broken time-reversal symmetry
在小振幅量子微扰极限下,分析了氢原子在静态电场和椭圆偏振微波共振场共同微扰下的里德堡态动力学.对于某些配置,长期运动(即椭圆形电子轨迹的时间演化)可能是经典的主要混沌。通过改变静态场相对于微波场极化的方向,可以修改系统的全局对称性,并打破任何广义时间反演不变性。这对能级的统计特性有显著的影响。
1999-09-01 chao-dyn nlin.CD
Periodic and chaotic orbits of plane-confined micro-rotors in creeping flows
我们从理论上探讨了浸没在粘性流体中的旋转球体的复杂动力学和涌现行为。粒子通过悬浮在其中的流体相互耦合:每个粒子都用小转子场干扰周围的流体,并且流体流动影响其他粒子的运动。我们注意到复杂的周期性或混沌轨迹的出现,取决于转子的初始位置和分离。平面内的点转子运动与经典的二维点涡动力学有相似之处。我们的分析突出了几个转子之间相互作用的复杂性,并建议在更密集的人群中更丰富的行为。我们讨论了该模型如何深入了解更复杂的复杂系统,并提出了可能的扩展,为今后的理论研究。
2015-03-05 cond-mat.soft math.DS nlin.CD
Preventing extinction and outbreaks in chaotic populations
生态群落中的相互作用具有内在的非线性,会导致复杂的种群动力学,包括由混沌引起的不规则波动。混沌种群动力学可以表现出非常小或非常大的种群丰度,可能会导致灭绝和经常性爆发,分别剧烈振荡。我们提出了一个简单的方法,可以指导管理工作,以防止崩溃,高峰,或任何其他不良状态。同时,当种群需要混沌时,可以保持动态的不规则性。该控制方案易于实现,因为它只依赖于时间序列信息。该方法说明了两个例子:控制崩溃的Ricker地图和控制爆发的阶段结构模型的面粉甲虫Tribolium。事实证明,它是有效的,即使在很少的可用数据和噪音的存在下,是典型的生态环境。
2007-08-29 nlin.CD q-bio.PE
A semiclassical reversibility paradox in simple chaotic systems
使用半经典方法,可以在量子动力学的短波长极限中构造非常精确的近似,而这些近似完全依赖于经典动力学输入。对于经典实现是强混沌的系统,有一个非常短的对数埃克塞特时间尺度,超过这个时间尺度,系统的量子动力学和经典动力学必然会发散,然而半经典结构仍然有效,远远超过这个时间。如果我们思考量子力学和经典力学的可逆性和可预测性,这个事实会导致一个悖论。它们的行为相对于彼此非常不同,经典动力学基本上是不可逆/不可预测的,而量子动力学是可逆/稳定的。这就引出了一个问题,“如何从一个不可逆/不可预测的动力学构造一个精确的可逆/稳定动力学近似?“这种不协调的解决方案取决于几个关键因素,一个众所周知的,固有的,单向结构稳定的混沌系统和重叠积分不服从鞍点方法。
2015-09-27 nlin.CD quant-ph
A Chaotic Approach to Market Dynamics
经济需要新的模型,能够理解和预测市场的演变。在这方面,经济物理学提供了市场作为复杂系统的模型,如气体模型,能够预测在现实经济中观察到的货币分布。然而,这个模型揭示了一些技术故障来解释幂律(帕累托)分布,在高收入的个人中观察到。本文在类气体模型中引入了非线性动力学。结果表明,混沌气体模型可以再现现实经济中观察到的两种货币分布(指数和帕累托)。此外,它能够控制它们之间的过渡。这可能会让我们对全球社会中产生不公平的货币分配的微观原因有一些了解。最终,混沌模型揭示了非对称情景的内在不稳定性,即财富在市场中出现下沉,并注定导致完全的不平等。
2010-08-04 cs.CE nlin.CD q-fin.TR
Fresnel filtering in lasing emission from scarred modes of wave-chaotic optical resonators
研究了非对称谐振腔GAN微激光器的激光发射。通过比较微激光器的远场光强分布图和图像,我们发现激光模式集中在三次反弹的不稳定周期射线轨道上,即模式是疤痕的。这些伤痕模式的高强度发射方向与将斯涅耳定律应用于射线轨道所预测的方向完全不同。这种效应是由于"菲涅耳滤波“过程造成的,该过程发生在有限角展度的光束以全内反射的临界角入射时。
2001-07-25 nlin.CD physics.optics
Controllable chaotic dynamics in a nonlinear fiber ring resonators with balanced gain and loss
我们展示了控制单光纤环(SFR)谐振器系统的动力学行为的可能性,其中光纤是放大(增益)通道,环是衰减(损耗)非线性介质。我们的模型是基于最近提出的宇称时间对称合成耦合器结构的简单改变[A。Regensburger等人,Nature 488,167(2012)]。该系统已被建模使用的传递矩阵形式主义。我们发现,这将导致在一个动态可控的算法在系统中固有的混沌动力学。我们还显示了倍周期点的输入振幅的依赖关系,强调在动力学方面。此外,由于输入光的恒定流入,谐振器本质上起到阻尼谐振器的作用的事实已经用谐振器内部的非零强度来阐明。
2016-09-05 nlin.CD physics.optics quant-ph
Designing Chaotic Attractors: A Semi-supervised Approach
Graduate School of Information Science and Technology, University of Tokyo(东京大学情报理工学系研究科);International Research Center for Neurointelligence, University of Tokyo Institutes for Advanced Study, University of Tokyo(东京大学高等研究院国际神经智能研究中心)
针对混沌吸引子几何设计难的问题,提出基于储备池计算的半监督方法,以周期轨道为骨架,利用储备池分岔诱导训练失败以生成目标形状的混沌,为混沌设计提供新框架。
2024-06-27 cs.LG cs.NE math.DS