A GAUGE-INVARIANT LAGRANGIAN DETERMINED BY THE n-POINT PROBABILITY DENSITY FUNCTION OF VORTICITY FIELD OF THE WAVE OPTICAL TURBULENCE

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

The geometry methods for Yang–Mills fields of the gauge transformations are applied to finding an invariant Lagrangian in fiber bundle of the configuration \(2d\) space \(X\) of the turbulent flow defined by the \(n\)-point probability density function \({{f}_{n}}\) (PDF). The two-dimensional wave optical turbulence is considered in the case of the inverse cascade of energy. The n-point PDF of the vorticity field satisfies the \({{f}_{n}}\)-equation from the Landgren–Monin–Novikov (LMN) hierarchy. The basic result reads: we construct the Lagrangian which is invariant under a subgroup \(H \subset G\) – the group of the gauge transformations in fiber bundles of the space X and the conserved currents.

About the authors

V. N. Grebenev

Federal Research Center for Information and Computational Technologies

Author for correspondence.
Email: vngrebenev@gmail.com
Russia, Novosibirsk

A. N. Grishkov

Federal Research Center for Information and Computational Technologies

Author for correspondence.
Email: grishkov@ime.usp.br
Russia, Novosibirsk

References

  1. Гребенев В.Н., Гришков А.Н., Оберлак М. Симметрии уравнений Лангрена–Монина–Новикова для распределения вероятности поля вихря // Доклады РАН. Физика, технические науки. 2023. Т. 508. № 1. С. 42–47.
  2. Гребенев В.Н., Гришков А.Н., Медведев С.Б., Федорук М.П. Гидродинамическое приближение для двумерной оптической турбулентности: симметрии статистических распределений // Квантовая электроника. 2022. Т. 52. № 11. С. 1023–1030.
  3. Grebenev V.N., Wacawczyk M., Oberlack M. Conformal invariance of the zero-vorticity Lagrangian path in 2D turbulence // J. Phys. A: Math. Theor. 2019. V. 50. P. 335501.
  4. Wacławczyk M., Grebenev V.N., Oberlack M. Conformal invariance of characteristic lines in a class of hydrodynamic models // Symmetry. 2020. V. 12. P. 1482.
  5. Wacławczyk M., Grebenev V.N., Oberlack M. Conformal invariance of the -point statistics of the zero-isolines of scalar fields in inverse turbulent cascades // Phys. Rev. Fluids. 2021. V. 6. P. 084610.
  6. Bustamante M., Nazarenko S.V. Derivation of the Biot-Savart equation from the nonlinear Schrödinger equation // Phys. Rev. E. 2015. V. 92. P. 052912.
  7. Panico R., Comaron P., Matuszewski M., Lanotte A.S., Trypogeorgos D., Gigli G., De Giorgi M., Ardizzone V., Sanvitto D., Ballarini D. // Onset of vortex clustering and inverse energy cascade in dissipative quantum fluids // arXiv:2205.02925 [cond-mat.quant-gas] 2022.
  8. Wan C., Cao Q., Chen J., Chong A., Zhan Q. Toroidal vortices of light // Nature Photonics. 2022. V. 16. P. 519–522.
  9. Polyakov A.M. The theory of turbulence in two dimensions // Nuclear Phys. B. 1993. V. 396. P. 367–385.
  10. Belavin A.A.,Polyakov A.M., Zamolodchikov A.A. Conformal field theory // Nuclear Phys. B. 1984. V. 241. P. 333–380.
  11. Madelung E. Quantentheorie in hydrodynamischer form // Zeitschrift für Physik. 1927. V. 40. P. 322–326 .
  12. Bortolozzo U., Laurie J., Nazarenko S., Residori S. Optical wave turbulence and the condensation of light // J. Optical Soc. America B. 2009. V. 26 (12). P. 2280–2284.
  13. Pitaevskii L. Vortex Lines in an imperfect Bose gas // Sov. Phys. JETP. 1961. V. 13 (2). P. 451–454.
  14. Friedrich R., Daitche A., Kamps O., Lülff J., Michel Voßkuhle M., Wilczek M. The Lundgren-Monin-Novikov hierarchy: Kinetic equations for turbulence // C. R. Physique. 2012. V. 13. P. 929–953.
  15. Lychagin V.V. Contact geometry. Nonlinear PDEs, their geomtry, and applications. Tutor. Sch. Workshop Math. Sci., 3–52 Burkhäuser/Springer, Cham. 2019.
  16. Dubrovin B.A., Fomenko T.A., Novikov S.P. Modern Geometry–Methods and Applications. Pt. 1. B.: Springer-Verlag, 1984.
  17. Меграбов А.Г. Групповое расслоение и представление Лакса // ДАН. 2003. Т. 390. № 3. С. 325–329.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML

Copyright (c) 2023 В.Н. Гребенёв, А.Н. Гришков

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».