Low Temperature Physics: 47, 1084 (2021); https://doi.org/10.1063/10.0007084
Физика Низких Температур: Том 47, Выпуск 12 (Декабрь 2021), c. 1186-1190    ( к оглавлению , назад )

Coupling-managed criticality in nonlinear dynamics of an integrable exciton-phonon system on a one-dimensional lattice

Oleksiy O. Vakhnenko

Department for Theory of Nonlinear Processes in Condensed Matter, Bogolyubov Institute for Theoretical Physics of the National Academy of Sciences of Ukraine, Kyiv 03143, Ukraine
E-mail: vakhnenko@bitp.kiev.ua

Received April 26, 2021, published online October 25, 2021

Abstract

A one-dimensional nonlinear dynamical system of coupled intra-site excitations and lattice vibrations is studied. The system as a whole is shown to be integrable in the Lax sense and it admits the exact four-component analytical solution demonstrating the pronounced mutual influence between the interacting subsystems in the form of essentially nonlinear superposition of two principally distinct types of traveling waves. The inter-play between the coupling strength and the parameter of localization causes the criticality of system’s dynamics manifested as the dipole-monopole transition in the spatial distribution of intra-site excitations.

Анотація

Розглянуто одновимірну нелінійну динамічну систему зв’язаних внутрішньовузлових збуджень та коливань ґратки. Показано, що система як ціле є інтеґровною в сенсі Лакса та допускає точний чотирикомпонентний аналітичний розв’язок, який вказує на значний взаємовплив між складовими підсистемами у вигляді суттєво нелінійної суперпозиції двох принципово відміних мандрівних хвиль. Зміна взаємовідношення між параметром зв’язку та параметром локалізації спричинює критичність динаміки системи і веде до переходу диполь-монополь у просторовому розподілі внутрішньовузлових збуджень.

Key words: exciton-phonon coupling, nonlinear integrable system, one-dimensional lattice, nonlinear wave packet, dipole-monopole transition.