Two-dimensional waveguides coupled through small windows are considered. First terms of the asymptotic expansion of resonances are obtained and studied for the case when the distance between the windows decreases. Method of matching of the asymptotic expansions of solutions of boundary value problems is used.
Идентификаторы и классификаторы
The problem of resonances for scattering system is intensively studied due to its importance for physical applications (see, e. g., [1–6]. There are several approaches to resonances: Lax — Phillips scattering theory [7], complex scaling [8; 9], perturbation theory [10; 11], functional model [12], asymptotic method [13–15], operator extensions theory model [16–19]. Last decade a new wave of interest to resonance problem for waveguide with perforated boundary and to homogenization is stimulated by nanotechnology progress (see, e. g., [20–24]). For these purposes, it is, particularly, interesting to clarify the resonance behaviour in the case when the distance between the coupling windows vanishes. An additional interest to the question is given by its relation to the choice of regularization when fitting the operator extension theory model [25]. In the present paper, we investigate the problem in the framework of the asymptotic approach.
Список литературы
1. Aslanyan A., Parnovski L., Vassiliev D.Complex resonances in acoustic waveguides. The Quarterly Journal of Mechanics and Applied Mathematics, 2000, vol. 53, no. 3, pp. 429- 447. EDN: YEOMNZ
2. Duclos P., Exner P., Meller B. Open quantum dots: Resonances from perturbed symmetry and bound states in strong magnetic fields. Reports on Mathematical Physics, 2001, vol. 47, no. 2, pp. 253-267. EDN: XMGIYL
3. Edward J. On the resonances of the Laplacian on waveguides. Journal of Mathematical Analysis and Applications, 2002, vol. 272, no. 1, pp. 89-116. EDN: BCTBZV
4. Christiansen T. Some upper bounds on the number of resonances for manifolds with infinite cylindrical ends. Annales Henri Poincar’e, 2002, vol. 3, pp. 895-920.
5. Exner P., Kovarik H. Quantum Waveguides. Berlin, Springer, 2015.
6. Osipov P.P., Nasyrov R.R. Resonance curve in rectangular closed channel. Lobachevskii Journal of Mathematics, 2020, vol. 41, pp. 1283-1288. EDN: YKOKVE
7. Lax P.D., Phillips R.S. Scattering Theory. New York, Academic Press, 1967.
8. Sj¨ostrand J., Zworski M.Complex scaling and the distribution of scattering poles. Journal of the American Mathematical Society, 1991, vol. 4, pp. 729-769.
9. Bonnet-Ben Dhia A.-S., Chesnel L., Pagneux V. Trapped modes and reflectionless modes as eigenfunctions of the same spectral problem. Proceedings of the Royal Society. A, 2018, vol. 474, 20180050.
10. Agmon S. A perturbation theory of resonances.Communications on Pure and Applied Mathematics, 1998, vol. 51, pp. 1255-1309.
11. Rouleux M. Resonances for a semi-classical Schr¨odinger operator near a non trapping energy level. Publication of RIMS Kyoto University, 1998, vol. 34, pp. 487-523.
12. Khrushchev S.V., Nikol’skii N.K., Pavlov B.S. Unconditional bases of exponentials and of reproducing kernels. In: Complex Analysis and Spectral Theory, Berlin, New York, Springer-Verlag, 1981. Pp. 214-335. Asymptotic expansions of resonances for waveguides coupled through.. 81.
13. Gadyl’shin R.R. Existence and asymptotics of poles with small imaginary part for the Helmholtz resonator.Russian Mathematical Surveys, 1997, vol. 52, no. 1, pp. 1-72. EDN: YCMEDF
14. Frolov S.V., Popov I.Yu. Resonances for laterally coupled quantum waveguides. Journal of Mathematical Physics, 2000, vol. 41, no. 7, pp. 4391-4405. EDN: LGBGEV
15. Vorobiev A.M., Bagmutov A.S., Popov A.I. On formal asymptotic expansion of resonance for quantum waveguide with perforated semitransparent barrier. Nanosystems: Physics, Chemistry, Mathematics, 2019, vol. 10, no. 4, pp. 415-419. EDN: WYLIIX
16. Popov I.Y. Extension theory and localization of resonances for domains of trap type. Mathematics of the USSR Sbornik, 1990, vol. 71, no. 1, pp. 209-234.
17. Popov I.Y. The resonator with narrow slit and the model based on the operator extensions theory. Journal of Mathematical Physics, 1992, vol. 33, no. 11, pp. 3794-3801. EDN: XOUVGW
18. Popov I.Y., Popova S.L. The extension theory and resonances for a quantum waveguide. Physics Letters A, 1993, vol. 173, pp. 484-488.
19. Popov I.Y., Popova S.L. Zero-width slit model and resonances in mesoscopic systems. Europhysics Letters, 1993, vol. 24, no. 5, pp. 373-377. EDN: XNGHFW
20. Gadyl’shin R.R. Analogues of the Helmholtz resonator in homogenization theory. Sbornik: Mathematics, 2002, vol. 193, no. 11, pp. 1611-1638.
21. Borisov D.I., Pankrashkin K.V. Gap opening and split band edges in waveguides coupled by a periodic system of small windows. Mathematical Notes, 2013, vol. 93, no. 5, pp. 660-675. EDN: RFBTSJ
22. Borisov D.I. On the band spectrum of a Schr¨odinger operator in a periodic system of domains coupled by small windows.Russian Journal of Mathematical Physics, 2015, vol. 22, no. 2, pp. 153-160. EDN: USNPCL
23. Borisov D., Cardone G., Durante T. Homogenization and norm resolvent convergence for elliptic operators in a strip perforated along a curve. Proceedings of the Royal Society of Edinburgh. Section A: Mathematics, 2016, vol. 146, no. 6, pp. 1115-1158. EDN: XFUEEX
24. Nazarov S.A., Orive-Illera R., Perez-Martinez M.E. Asymptotic structure of the spectrum in a Dirichlet-strip with double periodic perforations.Networks and Heterogeneous Media, 2019, vol. 14, no. 4, pp. 733-757. EDN: IYVEVV
25. Fassari S., Popov I.Y., Rinaldi F. On the behaviour of the two-dimensional Hamiltonian ∆+λ[δ(x+x0)+δ(x x0)] as the distance between the two centres vanishes. Physica Scripta, 2020, vol. 95, 075209.
26. Exner P., Vugalter S. Asymptotic estimates for bound states in quantum waveguides coupled laterally through a narrow window. Annales de l’Institut Henri Poincar’e, 1996, vol. 65, pp. 109-123.
27. Popov I.Yu. Asymptotics of bound states and bands for waveguides coupled through small windows. Applied Mathematics Letters, 2001, vol. 14, pp. 109-113.
28. Popov I.Yu. Asymptotics of resonances and bound states for laterally coupled curved quantum waveguides. Physics Letters A, 2000, vol. 269, pp. 148-153.
29. Popov I.Yu., Tesovskaya E.S. Electron in a multilayered magnetic structure: resonance asymptotics. Theoretical and Mathematical Physics, 2006, vol. 146, no. 3, pp. 361-372. EDN: LJYACD
30. Gortinskaya L.V., Popov I.Yu., Tesovskaya E.S., Uzdin V.M. Electronic transport in the multilayers with very thin magnetic layers. Physica E, 2007, vol. 36, pp. 12-16.
31. Trifanova E.S. Resonance phenomena in curved quantum waveguides coupled via windows. Technical Physics Letters, 2009, vol. 35, pp. 180-182.
32. Il’in A.M. Matching of Asymptotic Expansions of Solutions of Boundary Value Problems. Providence, American Mathematical Society, 1992.
Выпуск
Другие статьи выпуска
Рассматривается параметрическая модель манипулятора, полученная из динамики твёрдого тела с использованием аналитического метода. Применяются метод Денавита Хартенберга для создания рабочей зоны манипулятора, метод Левенберга Марквардта для нахождения требуемых положений сочленений для достижения целевых точек, метод кубических полиномов для построения траектории между двумя точками и метод Ньютона Эйлера для нахождения требуемого крутящего момента, для получения желаемой траектории. Полученные наборы данных подтверждены результатами моделирования кинематического и динамического моделирования тестируемого манипулятора.
В последние несколько лет обучение обратных динамических моделей манипуляторов по данным показало значительные успехи и стало прогрессивно развивающейся темой динамического моделирования манипуляторов. В этой статье мы представили эффективную методологию сбора данных для обучения модели обратной динамики. Метод основан на параметрической физической модели манипулятора, полученной из динамики твёрдого тела с использованием аналитического метода. Наша методология состоит из метода Денавита Хартенберга для создания рабочей зоны манипулятора. Полученные наборы данных подтверждены результатами кинематического и динамического моделирования тестируемого манипулятора.
На основе континуальной модели высокоскоростного соударения пластин построен набор обучающих данных, по которым искусственная нейронная сеть обучена определять профиль скорости тыльной поверхности пластины-мишени исходя из параметров удара и параметров модели материала. Обученная нейронная сеть была использована в качестве быстрого эмулятора процесса высокоскоростного соударения пластин. Применение байесовского подхода калибровки модели позволило решить обратную задачу определения параметров модели материала по профилю скорости тыльной поверхности.
Исследована структура магнитных неоднородностей в ферромагнетиках, локализованных на 3D-дефектах. Рассмотрен случай магнитного дефекта, приводящего к сферически симметричной неоднородности константы магнитной анизотропии. Предложена возможная структура локализованных на дефекте магнитных неоднородностей типа 0-градусной доменной границы. Найден вид сферически симметричного дефекта, на котором возможна генерация устойчивых магнитных неоднородностей такого вида. Вычислена энергия 0-градусной доменной границы и рассмотрены условия для её зарождения.
Представлены результаты исследования колебаний нелинейного механического осциллятора с упругими соударениями акустическим и электрическим методами. Показано, что за один период действия вынуждающей силы возможны множественные соударения осциллятора с образцом. Общая картина нелинейных колебаний формируется в результате наложения колебаний осциллятора и возникающих при ударах упругих волн в образце.
Впервые в просвечивающем электронном микроскопе при нагреве и охлаждении продемонстрирован обратимый эффект памяти формы в композитных аморфнокристаллических образцах Ti2NiCu при одновременном наблюдении эволюции структуры мартенситных двойников и изменения формы. Исследования проведены на очень тонких образцах клиновидной формы с переменной толщиной от 200 до 20 нм, изготовленных в виде композитного биметаллического наноактюатора c использованием оригинальной методики локального травления и полировки на установке с фокусируемым ионным пучком.
Проведено микромагнитное моделирование при помощи пакета MuMax3 возможности переключения намагниченности в эллипсоидальных наночастицах никеля при прохождении через них коротких акустических импульсов. Оценено влияние размеров частиц на их внутреннюю магнитную структуру. Найден критический размер частиц, при котором теряется их однодоменность. Проведён анализ магнитоупругих диаграмм переключения намагниченности наночастиц с размерами до и после превышения порога их абсолютной однодоменности.
Методом теории функционала плотности с использованием обобщённого градиентного приближения проведено теоретическое исследование электронных и физических свойств функционализированных гидроксильной (-OH) группой слоёв графена 5-7 типа Т1 (COH - L5-7-T 1) с типами присоединения -OH T1 и Т2 и слоя графена 3-12 (COH - L3-12) с единственным типом функционализации. В результате оптимизации слой на основе графена 3-12 с гексагональной минимальной элементарной ячейкой оказался неустойчивым. Два функционализированных слоя с моноклинной примитивной элементарной ячейкой на основе графена 5-7 структурного типа T1 являются устойчивыми с большими величинами длин углерод-углеродных связей и элементарных трансляций сравнительно с чистым графеновым слоем и слоем, функционализированным фтором. Из них тип присоединения -OH T1 обладает слоевой плотностью 1.61 мг/м2, а тип присоединения T2 1.67 мг/м2. В слоях 5-7 с адсорбированной -OH-группой тип T1 обладает энергией сублимации 18.20 эВ/(COH). Энергия сублимации типа T2, равная 18.72 эВ/(COH), больше энергии сублимации для одного из типов функционализированного -OH гексагонального графена, что свидетельствует о высокой термической стабильности. Ширина запрещённой зоны слоёв равна 3.74 и 3.95 эВ для типов T1 и T2 соответственно. Диапазон изменения ширины запрещённой зоны в сравнении с диапазоном для аналогичных слоёв 5-7 фторографена является более узким с меньшим верхним пределом и более высоким нижним пределом.
Let p be an odd prime number. In this paper, among other results, we establish some congruences involving inverse of binomial coefficients. These congruences are mainly determined modulo p, p2, p3 and p4 in the p-integers ring in terms of Fermat quotients, harmonic numbers and Bernoulli numbers in a simple way. Furthermore, we extend an interesting theorem of E. Lehmer to the class of inverse binomial coefficients.
The main purpose of this paper is to revisit the recently analyzed class of multidimensional Stepanov almost periodic functions. We introduce and study several new classes of Stepanov-like almost periodic functions in the mixed Lebesgue spaces. We also provide a new application of multi-dimensional Stepanov almost periodic functions to the abstract nonautonomous differential equations of first order, provided that all components of the exponent p_ ∈ [1, ∞)n are equal.
Исследуется задача равновесия пластины под действием внешних сил. Предполагается, что пластина содержит плоское жёсткое включение. Вдоль части жёсткого включения расположена сквозная трещина. На трещине задаются нелинейные краевые условия типа неравенств, которые описывают взаимное непроникание берегов трещины. Задача ставится в виде вариационного неравенства. В предположении достаточной гладкости решения предложена дифференциальная постановка задачи. Обоснована эквивалентность двух постановок: дифференциальной и вариационной. Также рассмотрена контактная задача для упругой пластины с плоским жёстким включением. Приведены дифференциальная и вариационная формулировки задачи, доказаны существование и единственность решения задачи.
Показана корректная разрешимость задач без начальных условий для дробностепенных операторных сумм. Решения задач без начальных условий Я. Б. Зельдович и Г. И. Баренблатт трактуют как промежуточные асимптотики для задач с начальными условиями. На важность таких задач эти авторы указывают в связи с расширением понятия <строгого детерминизма> в статистической физике и квантовой механике и ставят вопрос об изучении свойств явлений, не зависящих от деталей в начальных условиях, проявляющихся при истечении достаточного времени. В данной работе также приводится пример промежуточной асимптотики для уравнения с дробной производной.
Рассматриваются линейные функциональные уравнения на простых гладких кривых с функцией сдвига бесконечного порядка с неподвижными точками на концах кривой. Цель статьи исследовать множества решений таких уравнений в гёльдеровских классах функций Hµ, 0 < µ 1, и в классах первообразных от функций из классов Lp, p > 1, с коэффициентами и правыми частями из этих же классов, и поведение решений в окрестности неподвижных точек. Метод исследования использует критерий Ф. Рисса принадлежности функции к классу первообразных от функций из классов Lp, p > 1. Для классов решений получены оценки параметров µ и p, зависящие от параметров классов коэффициентов и правых частей исследуемых уравнений и свойств функции сдвига в окрестности неподвижной точки.
Издательство
- Издательство
- ЧЕЛГУ
- Регион
- Россия, Челябинск
- Почтовый адрес
- 454001, Челябинская обл., г. Челябинск, ул. Братьев Кашириных, д.129
- Юр. адрес
- 454001, Челябинская обл, г Челябинск, Калининский р-н, ул Братьев Кашириных, д 129
- ФИО
- Таскаев Сергей Валерьевич (РЕКТОР)
- E-mail адрес
- rector@csu.ru
- Контактный телефон
- +7 (351) 7419767
- Сайт
- https://www.csu.ru/