Samspelet mellan resande vågor i dissipativa system, fysiska system som drivs av energispridning, kan ge oväntade och ibland kaotiska resultat. Dessa vågor, kallas dissipativa pulser (DS), driver experimentella studier inom en mängd olika områden som involverar materia och energiflöden.
I journalen Kaos , forskare studerade kollisioner mellan tre typer av DS för att avgöra vad som händer när dessa resande vågor interagerar. "Vi tänkte ta reda på om man kunde få ett lokalt lokaliserat kaotiskt beteende genom att kollidera pulser som är regelbundna i rum och tid, "sa Orazio Descalzi, en författare på tidningen.
Descalzi och kollegan Helmut Brand använde två kopplade kubik-kvintiska komplexa Ginzburg-Landian-ekvationer (CQCGLE) för att modellera kollisioner av stationära och oscillerande DS i olika hastigheter. CQCGLE är matematiska ekvationer som andra forskare har använt i nästan tre decennier för att studera DS, och de kan härledas från reaktionsdiffusion eller hydrodynamiska ekvationer. "Det är den enklaste modellen för sådana fenomen, "Sa Descalzi.
DS har observerats vid konvektion av binär vätska i bilar, optiska system som kraftfulla lasrar och biologiska fenomen som cellrörelse. "Nyligen, vikten av lokaliserade avledande strukturer för korrosionsytor inom elektrokemi har visats, "Sa Descalzi.
Kolliderande pulser kan interagera på flera sätt, beroende på faktorer som pulsutbredningshastigheten. Vid lägre hastigheter, pulser antingen penetrerar eller bildar bundna tillstånd, Descalzi förklarade. Vid högre hastigheter, kolliderande DS:er genomgår delvis förintelse eller, under vissa förutsättningar, explodera. "Explosioner är oregelbundna perioder med snabb tillväxt som följs av plötslig kollaps till den ursprungliga profilen, "Sa Descalzi.
I deras studie, forskarna observerade 10 olika typer av DS -interaktioner inklusive interpenetration, stationära bundna tillstånd, oscillerande bundna tillstånd, och exploderande DS. Forskarna blev förvånade över att observera exploderande DS eftersom de typer av pulser som kolliderade inte var den typ som vanligtvis exploderar. "Vi observerade att vanliga pulser förvandlades till explosiva pulser, "Sade Descalzi. Ett annat oväntat resultat var skapandet av ett oscillerande bundet tillstånd med två frekvenser från två DS med en frekvens som kolliderar.
Dessa resultat tar upp övergången från vanliga DS till lokalt kaotiskt beteende under kollision, och rapportera om tidigare obeskrivet komplext beteende. Studiens resultat pekar också på möjliga framtida forskningsvägar. Utanför olinjär optik, där exploderande DS har observerats, studier har begränsats till stationära DS. Författarna noterar att system från icke -linjära optikstudier kan modifieras för att experimentellt studera kollisioner av olika DS för att testa förutsägelserna i deras studie.
