Szolitonok és kvázi-szolitonok sugárzási jelenségeinek vizsgálata = Radiative phenomena of solitons and quasi-solitons

Forgács, Péter and Bene, Gyula and Fodor, Gyula and Helesfai, Gábor and Horváth, Zalán and Kocsis, Bence and Lukács, Árpád László (2011) Szolitonok és kvázi-szolitonok sugárzási jelenségeinek vizsgálata = Radiative phenomena of solitons and quasi-solitons. Project Report. OTKA.

Preview

Text 61636_ZJ1.pdf Download (125kB) | Preview

Abstract

Oszcillonokat vizsgáltunk skalárelméletekben 1,2,3 térdimenzióban egyrészt numerikusan, másrészt egy aszimptotikus sorfejtésen alapuló analitikus módszerrel. Numerikus eredményeink azt mutatják, hogy generikus kezdőállapotok is oszcillonok kialakulásához vezetnek, és élettartamukat is megmértük. A kifejlesztett analitikus eljárással a kis amplitúdójú oszcillonok élettartamát meghatároztuk, majd a numerikus eredményeinkkel összehasonlítva jó egyezést tapasztaltunk. Megmutattuk hogy a dilatonhoz, ill. a gravitációhoz csatolt skalármező esetén is létrejönnek oszcillonok, s rájuk is alkalmaztunk egy kis-amplitúdós kifejtést. Kiszámoltuk a stabil oszcillonok maximális tömegét és tömegveszteségi rátáját. Megmutattuk, hogy nagy skalár-tömegek esetén is, az oszcillon tömegének kevesebb mint a felét veszti el az univerzum életkorának megfelelő idő alatt. Következésképpen az oszcillonok az univerzum sötét anyagának egyik lehetséges összetevője lehetnek. Megmutattuk, hogy az oszcillonok pozitív kozmológiai konstans esetén, táguló univerzumban is lassan sugároznak. Tökéletes folyadékból álló csillag megoldásokat konstruáltunk a kozmológiai konstans jelenlétében. Lassan forgó csillagok esetén a csillag anyagát leíró lehetséges fizikai állapotegyenletek egy nagy osztályára megmutattuk, hogy a kvadrupólus-momentum mindig nagyobb, mint amilyen a megfelelő tömegű és impulzusmomentumú Kerr megoldásé. Egy új fizikai effektus létezésére mutattunk rá skalárelméletekben, egy térben lokalizált (ún. kink) megoldásra egy beeső hullám negatív sugárzási nyomást fejt ki - a besugárzott objektum a beeső hullám irányában gyorsul. | We studied oscillons in1,2,3 spatial dimensions, both numerically, and by analytical methods based on an asymptotic series expansion. Our numerical results show that generic initial data lead to oscillon formation. We have also measured their lifetime. We have determined the lifetime of small amplitude oscillons by our analytical methods. Comparing the analytical and numerical results we have found good agreement. We have shown that oscillons also form in those cases when the scalar field is coupled to a dilaton field or to gravitation. We have applied the small amplitude expansion to these as well. We have obtained the maximal mass and the mass loss rate of stable oscillons. We have found that even for large values of the mass of the scalar field, an oscillon loses less than half of its mass within the lifetime f the Universe. As a consequence, oscillons can contribute a significant part of the dark matter. We have also shown that in the case of a positive cosmological constant, oscillons radiate also very slowly in an expanding Universe. We have constructed solutions corresponding to a perfect fluid star, for nonzero values of the cosmological constant. For a large class of equations of state, we have shown that the quadrupole moment of slowly rotating stars is always larger than that of the corresponding Kerr solution, i.e. of the same mass and angular momentum. We have found a new physical effect in scalar field theory: an incoming plane wave can exert negative radiation pressure on a spatially localised (kink) solution, and as a result the kink accelerates towards the source of the incoming radiation.

Actions (login required)

Edit Item