Adiabatic Evolution and Shape Resonances

IF 2 4区 数学 Q1 MATHEMATICS
M. Hitrik, A. Mantile, J. Sjoestrand
{"title":"Adiabatic Evolution and Shape Resonances","authors":"M. Hitrik, A. Mantile, J. Sjoestrand","doi":"10.1090/memo/1380","DOIUrl":null,"url":null,"abstract":"<p>Motivated by a problem of one mode approximation for a non-linear evolution with charge accumulation in potential wells, we consider a general linear adiabatic evolution problem for a semi-classical Schrödinger operator with a time dependent potential with a well in an island. In particular, we show that we can choose the adiabatic parameter <inline-formula content-type=\"math/mathml\">\n<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" alttext=\"epsilon\">\n <mml:semantics>\n <mml:mi>ε<!-- ε --></mml:mi>\n <mml:annotation encoding=\"application/x-tex\">\\varepsilon</mml:annotation>\n </mml:semantics>\n</mml:math>\n</inline-formula> with <inline-formula content-type=\"math/mathml\">\n<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" alttext=\"ln epsilon equivalent-to negative 1 slash h\">\n <mml:semantics>\n <mml:mrow>\n <mml:mi>ln</mml:mi>\n <mml:mo>⁡<!-- ⁡ --></mml:mo>\n <mml:mi>ε<!-- ε --></mml:mi>\n <mml:mo>≍<!-- ≍ --></mml:mo>\n <mml:mo>−<!-- − --></mml:mo>\n <mml:mn>1</mml:mn>\n <mml:mrow class=\"MJX-TeXAtom-ORD\">\n <mml:mo>/</mml:mo>\n </mml:mrow>\n <mml:mi>h</mml:mi>\n </mml:mrow>\n <mml:annotation encoding=\"application/x-tex\">\\ln \\varepsilon \\asymp -1/h</mml:annotation>\n </mml:semantics>\n</mml:math>\n</inline-formula>, where <inline-formula content-type=\"math/mathml\">\n<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" alttext=\"h\">\n <mml:semantics>\n <mml:mi>h</mml:mi>\n <mml:annotation encoding=\"application/x-tex\">h</mml:annotation>\n </mml:semantics>\n</mml:math>\n</inline-formula> denotes the semi-classical parameter, and get adiabatic approximations of exact solutions over a time interval of length <inline-formula content-type=\"math/mathml\">\n<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" alttext=\"epsilon Superscript negative upper N\">\n <mml:semantics>\n <mml:msup>\n <mml:mi>ε<!-- ε --></mml:mi>\n <mml:mrow class=\"MJX-TeXAtom-ORD\">\n <mml:mo>−<!-- − --></mml:mo>\n <mml:mi>N</mml:mi>\n </mml:mrow>\n </mml:msup>\n <mml:annotation encoding=\"application/x-tex\">\\varepsilon ^{-N}</mml:annotation>\n </mml:semantics>\n</mml:math>\n</inline-formula> with an error <inline-formula content-type=\"math/mathml\">\n<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" alttext=\"script upper O left-parenthesis epsilon Superscript upper N Baseline right-parenthesis\">\n <mml:semantics>\n <mml:mrow>\n <mml:mrow class=\"MJX-TeXAtom-ORD\">\n <mml:mrow class=\"MJX-TeXAtom-ORD\">\n <mml:mi class=\"MJX-tex-caligraphic\" mathvariant=\"script\">O</mml:mi>\n </mml:mrow>\n </mml:mrow>\n <mml:mo stretchy=\"false\">(</mml:mo>\n <mml:msup>\n <mml:mi>ε<!-- ε --></mml:mi>\n <mml:mi>N</mml:mi>\n </mml:msup>\n <mml:mo stretchy=\"false\">)</mml:mo>\n </mml:mrow>\n <mml:annotation encoding=\"application/x-tex\">{\\mathcal O}(\\varepsilon ^N)</mml:annotation>\n </mml:semantics>\n</mml:math>\n</inline-formula>. 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En particular, nous montrons que nous pouvons choisir le paramètre adiabatique <inline-formula content-type=\"math/mathml\">\n<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" alttext=\"epsilon\">\n <mml:semantics>\n <mml:mi>ε<!-- ε --></mml:mi>\n <mml:annotation encoding=\"application/x-tex\">\\varepsilon</mml:annotation>\n </mml:semantics>\n</mml:math>\n</inline-formula> avec <inline-formula content-type=\"math/mathml\">\n<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" alttext=\"ln epsilon equivalent-to negative 1 slash h\">\n <mml:semantics>\n <mml:mrow>\n <mml:mi>ln</mml:mi>\n <mml:mo>⁡<!-- ⁡ --></mml:mo>\n <mml:mi>ε<!-- ε --></mml:mi>\n <mml:mo>≍<!-- ≍ --></mml:mo>\n <mml:mo>−<!-- − --></mml:mo>\n <mml:mn>1</mml:mn>\n <mml:mrow class=\"MJX-TeXAtom-ORD\">\n <mml:mo>/</mml:mo>\n </mml:mrow>\n <mml:mi>h</mml:mi>\n </mml:mrow>\n <mml:annotation encoding=\"application/x-tex\">\\ln \\varepsilon \\asymp -1/h</mml:annotation>\n </mml:semantics>\n</mml:math>\n</inline-formula>, où <inline-formula content-type=\"math/mathml\">\n<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" alttext=\"h\">\n <mml:semantics>\n <mml:mi>h</mml:mi>\n <mml:annotation encoding=\"application/x-tex\">h</mml:annotation>\n </mml:semantics>\n</mml:math>\n</inline-formula> désigne le paramètre semi-classique, et obtenir des approximations adiabatiques de solutions exactes sur des intervalles de temps de longueur <inline-formula content-type=\"math/mathml\">\n<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" alttext=\"epsilon Superscript negative upper N\">\n <mml:semantics>\n <mml:msup>\n <mml:mi>ε<!-- ε --></mml:mi>\n <mml:mrow class=\"MJX-TeXAtom-ORD\">\n <mml:mo>−<!-- − --></mml:mo>\n <mml:mi>N</mml:mi>\n </mml:mrow>\n </mml:msup>\n <mml:annotation encoding=\"application/x-tex\">\\varepsilon ^{-N}</mml:annotation>\n </mml:semantics>\n</mml:math>\n</inline-formula> avec une erreur <inline-formula content-type=\"math/mathml\">\n<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" alttext=\"script upper O left-parenthesis epsilon Superscript upper N Baseline right-parenthesis\">\n <mml:semantics>\n <mml:mrow>\n <mml:mrow class=\"MJX-TeXAtom-ORD\">\n <mml:mrow class=\"MJX-TeXAtom-ORD\">\n <mml:mi class=\"MJX-tex-caligraphic\" mathvariant=\"script\">O</mml:mi>\n </mml:mrow>\n </mml:mrow>\n <mml:mo stretchy=\"false\">(</mml:mo>\n <mml:msup>\n <mml:mi>ε<!-- ε --></mml:mi>\n <mml:mi>N</mml:mi>\n </mml:msup>\n <mml:mo stretchy=\"false\">)</mml:mo>\n </mml:mrow>\n <mml:annotation encoding=\"application/x-tex\">{\\mathcal O}(\\varepsilon ^N)</mml:annotation>\n </mml:semantics>\n</mml:math>\n</inline-formula>. Ici <inline-formula content-type=\"math/mathml\">\n<mml:math xmlns:mml=\"http://www.w3.org/1998/Math/MathML\" alttext=\"upper N greater-than 0\">\n <mml:semantics>\n <mml:mrow>\n <mml:mi>N</mml:mi>\n <mml:mo>></mml:mo>\n <mml:mn>0</mml:mn>\n </mml:mrow>\n <mml:annotation encoding=\"application/x-tex\">N>0</mml:annotation>\n </mml:semantics>\n</mml:math>\n</inline-formula> est arbitraire.</p>","PeriodicalId":49828,"journal":{"name":"Memoirs of the American Mathematical Society","volume":" ","pages":""},"PeriodicalIF":2.0000,"publicationDate":"2017-11-21","publicationTypes":"Journal Article","fieldsOfStudy":null,"isOpenAccess":false,"openAccessPdf":"","citationCount":"1","resultStr":null,"platform":"Semanticscholar","paperid":null,"PeriodicalName":"Memoirs of the American Mathematical Society","FirstCategoryId":"100","ListUrlMain":"https://doi.org/10.1090/memo/1380","RegionNum":4,"RegionCategory":"数学","ArticlePicture":[],"TitleCN":null,"AbstractTextCN":null,"PMCID":null,"EPubDate":"","PubModel":"","JCR":"Q1","JCRName":"MATHEMATICS","Score":null,"Total":0}
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Abstract

Motivated by a problem of one mode approximation for a non-linear evolution with charge accumulation in potential wells, we consider a general linear adiabatic evolution problem for a semi-classical Schrödinger operator with a time dependent potential with a well in an island. In particular, we show that we can choose the adiabatic parameter ε \varepsilon with ln ε 1 / h \ln \varepsilon \asymp -1/h , where h h denotes the semi-classical parameter, and get adiabatic approximations of exact solutions over a time interval of length ε N \varepsilon ^{-N} with an error O ( ε N ) {\mathcal O}(\varepsilon ^N) . Here N > 0 N>0 is arbitrary.

\center Résumé \endcenter

Motivés par un problème d’approximation à un mode pour une évolution avec accumulation de charge dans des puits de potentiel, nous considérons un problème d’évolution linéaire pour un opérateur de Schrödinger avec un potentiel dépendant du temps avec un puits dans une île. En particular, nous montrons que nous pouvons choisir le paramètre adiabatique ε \varepsilon avec ln ε 1 / h \ln \varepsilon \asymp -1/h , où h h désigne le paramètre semi-classique, et obtenir des approximations adiabatiques de solutions exactes sur des intervalles de temps de longueur ε N \varepsilon ^{-N} avec une erreur O ( ε N ) {\mathcal O}(\varepsilon ^N) . Ici N > 0 N>0 est arbitraire.

绝热演化与形状共振
受势阱中电荷累积的非线性演化的单模近似问题的启发,我们考虑了岛上具有时间相关势的半经典薛定谔算子的一般线性绝热演化问题。特别是,我们表明我们可以选择绝热参数ε\varepsilon,其中h表示半经典参数,并在长度ε−n\varepsilon^{-n}的时间间隔内获得精确解的绝热近似值,误差为O(εn){mathcal O}(\varepsilon^n)。这里n>0 n>0是任意的。\Center Summary\EndCenter受势阱中电荷累积演化的单模近似问题的驱动,我们考虑了一个薛定谔算子的线性演化问题,该算子具有岛上阱的时间相关势。特别是,我们表明我们可以选择绝热参数ε≍-1/h\ln\varepsilon\asymp-1/h,其中h h表示半经典参数,并获得长度为ε−n\varepsilon^{-n}的时间间隔内精确解的绝热近似值,误差为O(εn){mathcal O}(\varepsilon^n)。这里n>0 n>0是任意的。
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