Yang-Mills-Higgs理论中微分方程的磁单极子解
批准号:
12101197
项目类别:
青年科学基金项目(C类)
资助金额:
30.0 万元
负责人:
曹蕾
依托单位:
学科分类:
椭圆与抛物型方程
结题年份:
2024
批准年份:
2021
项目状态:
已结题
项目参与者:
曹蕾
中文摘要
Yang-Mills-Higgs理论描述了丰富的物理现象,为数学研究提供了众多极具挑战性的研究课题。本项目将研究与该理论相关的两类数学问题。第一类是与伸缩子耦合的SU(2)Yang-Mills-Higgs理论中的方程组,第二类是带有Higgs场的SU(2)Yang-Mills-Higgs理论中的方程组。第一类问题的数学结构是带有多个指数项的非线性方程组,将用变分方法和混合射击方法建立该方程组静态球对称解的存在唯一性。第二类问题的数学结构是一类结构复杂的非线性常微分方程组,将用混合射击方法构造其静态球对称整体解,并研究解在边界的渐近行为。对这两类问题的深入研究将不仅有助于理解磁单极子解的意义,而且会发展新的处理非线性微分方程的方法。
英文摘要
Yang-Mills-Higgs theory describes broad ranges of physical phenomena and provides outstanding challenges and opportunities for mathematical research. This proposal aims to study two families of mathematical problems related to the theory. The first family consists of the equations in SU(2) Yang-Mills-Higgs theory coupled to a dilaton. The second family consists of the equations in SU(2) Yang-Mills-Higgs theory with Higgs field. The mathematical structure of the first family is nonlinear equations consist of multiple exponential terms. The existence and uniqueness of the static spherical symmetric solution of the equations will be established by variational methods and multi-shooting methods. The mathematical structure of the second family is a complex structure of nonlinear ordinary differential equations. Multi-shooting methods will be used to construct its global static spherically symmetric solution and the asymptotic behavior of the solution at the boundary will be studied. This in-depth research will not only help understand the meaning of the monopole solutions but also develop a series of new methods for the study of nonlinear differential equations of important scientific value.
本项目研究了规范场中与Yang-Mills-Higgs理论相关的微分方程问题,包括Yang-Mills-Higgs理论与伸缩子耦合、带有Higgs场和受引力作用三种模型中导出的微分方程。从与伸缩子耦合的Yang-Mills-Higgs理论中导出的方程是带有复杂指数项的非线性常微分方程组,用直接极小方法证明了方程解的存在性。对于从带有Higgs场的Yang-Mills-Higgs理论中导出的非自制动力系统,用两步迭代的射击方法和单调有界定理证明了磁单极子解的存在性。对于从引力作用下的Yang-Mills-Higgs理论中导出的带有奇性项的非线性偏微分方程,采用正则化方法克服了奇性项带来的困难,从物理意义和几何意义两个角度给出了解存在的一个充分条件,用上下解的方法和不动点定理证明了满足该条件时解在全平面的存在性,并且给出了解在物理中的应用。本项目的结果丰富了对场理论中导出的方程的研究,这些方法可推广至由规范场理论导出的其他方程问题。
国内基金
海外基金