Dissipative Solitonen: Teilchenhaftes Verhalten selbstorganisierter Strukturen
Prof. Dr. Hans-Georg Purwins
Institut für Angewandte Physik, Westfälische Wilhelms-Universität Münster
vollständiger Text
Teilchenkonzepte sind in den Naturwissenschaften von überragender Bedeutung. Heute werden Teilchen oft als Lösungen von nichtlinearen Feldgleichungen aufgefasst, wobei die Teilchen als räumlich begrenzte solitäre Auslenkungen gewisser abhängiger Variablen auf einem ansonsten homogenen Hintergrund in Erscheinung treten, die im Fall von dissipativen Systemen auch als dissipative Solitonen (DSen) bezeichnet werden. Letztere zeigen in vielen Fällen teilchenhaftes Verhalten wie Streuung, Reflexion, „Molekülbildung“, Erzeugung, Vernichtung sowie die Existenz von Vielteilchensystemen. Der erste Teil des Vortrages beschäftigt sich mit der experimentellen Beobachtung von DSen und deren Wechselwirkung im Zusammenhang mit Nervenleitungen, elektrischen Netzwerken, Halbleiterbauelementen und verschiedenartigen Gasentladungssystemen. In Bezug auf die Ausbildung von DSen zeigen diese Systeme universelles Verhalten. Im zweiten Teil wird die Modellierung der experimentell beobachteten Phänomene durch eine nichtlineare Feldgleichung vom Reaktions-Diffusions-Typ diskutiert. Qualitativ reproduzieren deren Lösungen das Verhalten der experimentell untersuchten Systeme in sehr guter Weise. Die genannte nichtlineare Reaktions-Diffusions-Gleichung beschreibt das Strukturbildungsverhalten einer größeren Klasse dissipativer Systeme qualitativ richtig.