L'interaction des ondes progressives dans les systèmes dissipatifs, les systèmes physiques entraînés par la dissipation d'énergie, peut donner des résultats inattendus et parfois chaotiques. Ces vagues, appelées impulsions dissipatives (DS), conduisent des études expérimentales dans une variété de domaines qui impliquent des flux de matière et d'énergie.
Dans la revue le chaos , les chercheurs ont étudié les collisions entre trois types de DS pour déterminer ce qui se passe lorsque ces ondes progressives interagissent. "Nous avions l'intention de savoir si l'on pouvait obtenir un comportement chaotique localisé dans l'espace en faisant entrer en collision des impulsions régulières dans l'espace et le temps, " a déclaré Orazio Descalzi, un auteur sur le papier.
Descalzi et son collègue Helmut Brand ont utilisé deux équations de Ginzburg-Landian complexes couplées cubiques-quintiques (CQCGLE) pour modéliser les collisions de DS stationnaires et oscillants à différentes vitesses. Les CQCGLE sont des équations mathématiques que d'autres chercheurs utilisent depuis près de trois décennies pour étudier les DS, et ils peuvent être dérivés de la diffusion de la réaction ou des équations hydrodynamiques. "C'est le modèle le plus simple possible pour de tels phénomènes, " a déclaré Descalzi.
Des DS ont été observés dans la convection de fluide binaire dans les voitures, les systèmes optiques comme les lasers à haute puissance et les phénomènes biologiques comme le mouvement cellulaire. "Récemment, l'importance des structures dissipatives localisées pour les surfaces de corrosion en électrochimie a été démontrée, " a déclaré Descalzi.
Les impulsions en collision peuvent interagir de plusieurs manières, en fonction de facteurs tels que la vitesse de propagation des impulsions. À des vitesses inférieures, les impulsions s'interpénètrent ou forment des états liés, Descalzi a expliqué. A des vitesses plus élevées, les DS en collision subissent une annihilation partielle ou, sous certaines conditions, exploser. "Les explosions sont des périodes irrégulières de croissance rapide qui sont suivies d'un effondrement soudain du profil initial, " a déclaré Descalzi.
Dans leur étude, les chercheurs ont observé 10 types différents d'interactions DS, y compris l'interpénétration, états liés stationnaires, états liés oscillants, et des DS qui explosent. Les chercheurs ont été surpris d'observer des DS exploser parce que les types d'impulsions entrant en collision n'étaient pas du type qui explosent généralement. "Nous avons observé que les impulsions régulières se transformaient en impulsions explosives, " a déclaré Descalzi. Un autre résultat inattendu a été la création d'un état lié oscillant avec deux fréquences à partir de deux DS avec une fréquence en collision.
Ces résultats portent sur la transition des DS réguliers à un comportement chaotique localisé lors d'une collision, et rendre compte d'un comportement complexe non décrit auparavant. Les résultats de l'étude indiquent également des pistes de recherche futures possibles. En dehors de l'optique non linéaire, où des DS explosifs ont été observés, les études ont été limitées aux DS stationnaires. Les auteurs notent que les systèmes issus d'études d'optique non linéaire pourraient être modifiés pour étudier expérimentalement les collisions de divers DS afin de tester les prédictions de leur étude.
