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Dynamique explosive de solutions régulières radiales avec énergie finie de l'équation de Chern-Simons-Schrödinger autoduale

Blow-up dynamics for smooth finite energy radial data solutions to the self-dual Chern-Simons-Schrödinger equation

Kihyun KIM, Soonsik KWON, Sung-Jin OH
Dynamique explosive de solutions régulières radiales avec énergie finie de l'équation de Chern-Simons-Schrödinger autoduale
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  • Année : 2024
  • Fascicule : 6
  • Tome : 57
  • Format : Électronique
  • Langue de l'ouvrage :
    Anglais
  • Class. Math. : 35B44, 35Q55
  • Pages : 1599-1691
  • DOI : 10.24033/asens.2596

Nous considérons la dynamique explosive en temps fini des solutions de l'équation de Chern-Simons-Schrödinger (CSS) autoduale (également appelée modèle de Jackiw-Pi) près du soliton radial $Q$ avec la plus petite norme $L^{2}$. Alors qu'une application formelle de la symétrie pseudo-conforme à $Q$ donne une courbe $L^{2}$-continue d'ensembles de données initiales dont les solutions explosent en temps fini, ils ont tous une énergie infinie en raison de la décroissance spatiale lente de $Q$. Dans cet article, nous obtenons des ensembles de données initiales qui sont des perturbations régulières radiales d'énergie finie de $Q$, dont les solutions explosent en temps fini. Il s'avère que leur taux de concentration diffère du taux pseudo-conforme par une puissance du logarithme. En appliquant la symétrie pseudo-conforme en sens inverse, cela donne également le premier exemple de solution explosive en temps infini, dont le profil d'explosion se contracte à un taux logarithmique.

Notre analyse s'appuie sur les idées développées antérieurement pour (CSS) par les deux premiers auteurs, ainsi que sur les célèbres travaux de Merle, Raphaël et Rodnianski sur les équations géométriques énergie-critique. Une caractéristique notable de cet article est l'utilisation systématique de conjugaisons non linéaires et covariantes par les opérateurs covariants de Cauchy-Riemann. Cela permet de surmonter non seulement la non-localité du problème, principale difficulté de (CSS), mais simplifie aussi la structure des non-linéarités apparaissant dans la preuve.

We consider the finite-time blow-up dynamics of solutions to the self-dual Chern-Simons-Schrödinger (CSS) equation (also referred to as the Jackiw-Pi model) near the radial soliton $Q$ with the least $L^{2}$-norm (ground state). While a formal application of pseudoconformal symmetry to $Q$ gives rise to an $L^{2}$ -continuous curve of initial data sets whose solutions blow up in finite time, they all have infinite energy due to the slow spatial decay of $Q$. In this paper, we exhibit initial data sets that are smooth finite energy radial perturbations of $Q$, whose solutions blow up in finite time. It turns out that their blow-up rate differs from the pseudoconformal rate by a power of logarithm. Applying pseudoconformal symmetry in reverse, this also yields a first example of an infinite-time blow-up solution, whose blow-up profile contracts at a logarithmic rate.

Our analysis builds upon the ideas of previous works of the first two authors on (CSS) as well as celebrated works on energy-critical geometric equations by Merle, Raphaël, and Rodnianski. A notable feature of this paper is a systematic use of nonlinear covariant conjugations by the covariant Cauchy-Riemann operators in all parts of the argument. This not only overcomes the nonlocality of the problem, which is the principal challenge for (CSS), but also simplifies the structure of nonlinearity arising in the proof.

Chern-Simons-Schrödinger equation, self-duality, finite-time blow-up construction, covariant conjugation identity

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