Кіріспе

Гиперболалық бөлшектік дифференциалдық теңдеу
Синус-Гордон теңдеуі – екі айнымалыға тәуелді функция үшін сызықтық емес гиперболалық бөлшектік дифференциалдық теңдеу. Ол әдетте және арқылы белгіленеді, толқын операторы және синусын қамтиды. Бұл теңдеу бастапқыда 3 өлшемді кеңістікте тұрақты теріс қисықтыққа ие беттерді зерттеу барысында, тұрақты Гаусс қисықтығы −1 болатын беттер үшін Гаусс-Кодацци теңдеуі ретінде енгізілген. Бұл теңдеу Френкель-Конторова моделі деп аталатын кристалл дислокацияларын зерттеу кезінде қайтадан ашылды. Теңдеу 1970 жылдары солтондық шешімдердің болуына байланысты көп назар аударды және интегралданатын ПДЭ-нің мысалы болып табылады. Белгілі интегралданатын ПДЭ-лердің арасында, Синус-Гордон теңдеуі Лоренц инварианттығының арқасында жалғыз релятивистік жүйе болып табылады.

Ескіден жаңа шешімдер

Бұл теңдеуді және 19 ғасырда Бьянки мен Бэклундтың псевдосфералық беттерге қатысты түрлендірулерін зерттеуі Бэклунд түрлендірулерін ашуға әкелді. Псевдосфералық беттердің тағы бір түрлендіруі – 1879 жылы Софус Ли енгізген Ли түрлендіруі, ол синус-Гордон теңдеуінің шешімдері үшін Лоренц күшейтулеріне сәйкес келеді. Жаңа шешімдерді құрудың тікелей жолдары да бар, бірақ олар жаңа беттерді бермейді. Синус-Гордон теңдеуі тақ болғандықтан, кез келген шешімнің кері шамасы да шешім болып табылады. Дегенмен, бұл жаңа бет бермейді, себебі таңбаның өзгеруі бетке перпендикуляр бағытты таңдаумен байланысты. Шешімді жылжыту арқылы жаңа шешімдерді табуға болады: егер шешім болса, онда бүтін сан үшін де шешім болады.

Механикалық модель

Тұрақты ауырлық күшімен тура сызықта ілінген маятниктер қатарын қарастырайық. Маятниктердің салмақтарын тұрақты кернеудегі жіппен байланыстырыңыз. Егер белгілі бір орындағы маятник бұрышы болса, онда маятниктер қатарының динамикасы схемалық түрде Ньютонның екінші заңы бойынша сипатталады: және бұл уақыт пен қашықтықты тиісінше масштабтағаннан кейін синус-Гордон теңдеуіне айналады. Бұл толыққанды дұрыс емес екенін ескеру қажет, себебі жіптен туындаған маятникке әсер ететін күш дәл емес, бірақ одан да дәлірек айтқанда . Дегенмен, бұл синус-Гордон теңдеуін түсінуге көмектесетін қарапайым сурет береді. Күрделі әдістер арқылы синус-Гордон теңдеуінің нақты механикалық жүзеге асырылуын жасау мүмкін.

Қайта қалыпқа келтіру режимдері

Параметрдің әр түрлі мәндері үшін синустық Гордон теориясының қайта нормалау қасиеттері өзгереді. Бұл режимдерді анықтау Юрг Фролихке тиесілі. Шекті режим – теорияны дұрыс қою үшін ешқандай қарсы шарттар қажет емес. Супер-ренормалданатын режим – , онда теорияны дұрыс қою үшін шектеулі санда қарсы шарттар қажет. Әрбір өткен шегі үшін одан да көп қарсы шарттар қажет. , үшін теория дұрыс анықталмайды. Шекаралық мәндері – және , олар тиісінше, еркін фермион нүктесі (теория Колеман сәйкестігі арқылы еркін фермионға эквивалентті болғандықтан) және өзіне-дуальдік нүктесі (мұнда vertex операторлары аффинді sl2 субальгебрасын құрайды және теория қатаң түрде қайта нормаланады, яғни қайта нормаланады, бірақ супер-қайта нормаланбайды).

Суперсимметриялық синустық-Гордон моделі

Суперсимметриялық Синус-Гордон моделінің кеңейтімі де бар. Осы кеңейту үшін интегралдағышты сақтайтын шекаралық шарттарды да табуға болады. Синус-Гордон моделі, үздіксіз классикалық XY моделіндегі шұңқырлар мен антишұңқырлардың Кулон газының тиімді әрекетімен бірдей әмбебаптық класына жатады, ол – магниттік модель. Сондықтан, бұрандалар үшін Костерлиц-Тхолесс фазалық өтуі Синус-Гордон өрістік теориясының қайта нормалау тобының талдауы арқылы шығарылуы мүмкін. Синус-Гордон теңдеуі сондай-ақ, магниттіктің басқа моделі, кванттық Хайзенберг моделі, атап айтқанда XXZ моделінің формальды үздіксіз шегі ретінде де туындайды.