Особенности автоволновых движений в ограниченных возбудимых средах с активными парамагнитными центрами

Abstract

Исследованы компьютерные самоорганизованные автоволновые движения в ограниченных неравновесных системах возбудимого типа, к которым принадлежат, в частности, фазеры с парамагнитными активными центрами (АЦ). Особенностью микроскопических взаимодействий между такими АЦ является наличие не только локальной активации, но и локального ингибирования возбуждений (ЛИВ), что существенно влияет на механизм самоорганизации автоволн. Внимание уделено изучению вращающихся спиральных автоволн (ВСА) с учетом каналов ЛИВ. Показано, что при наличии ЛИВ ревербераторные ВСА (содержащие динамические ядра) доминируют, разрушая винеровские ВСА (содержащие статические ядра). Обнаружен эффект регенерации ревербераторных ВСА, проявляющийся в форме нелинейного "отражения" ВСА от поглощающей границы среды. Найдены условия, при которых регенерация ВСА сопровождается самоиндуцированным обращением знака топологического заряда ВСА. Впервые наблюдался скользящий режим движения ядра ВСА вдоль границы активной среды. Обсуждены возможные механизмы этих явлений, обусловленные ролью ЛИВ в процессах самоорганизации ВСА.

The paper is devoted to computer investigations of selforganized autowave motions in bounded nonequilibrium systems of the excitable type including, in particular, phasers with paramagnetic active centers (ACs). A feature of microscopic interaction between such ACs is the presence of not only local activation, but local inhibition of excitations (LIE), which influences essentially the mechanism of the self-organization of autowaves. The main attention is devoted to studying of the rotating spiral autowaves (RSAs) taking into account the LIE channels. It was shown that in a system with LIE the reverberator RSAs (containing dynamic cores) are dominating, and they depress the Wiener RSAs (containing dynamic cores). The phenomenon of the regeneration of reverberator RSA, which manifests itself in a form of a nonlinear «reflection» of RSA from the absorbing boundary of a medium, was revealed. The conditions at which the regeneration of RSA is accompanied by the self-induced inversion of the RCA's topological charge are found. The sliding mode of a RSA's core along the boundary of an active medium was observed for the first time. The mechanisms of these phenomena caused by the role of LIE in processes of the self-organization of RSAs are discussed.

Робота присвячена комп’ютерному дослідженню самоорганізованих автохвильових рухів у обмежених нерівноважних системах збуджуваного типу, до яких належать, зокрема, фазери з парамагнітними активними центрами (АЦ). Особливістю мікроскопічних взаємодій між такими АЦ є наявність не тільки локальної активації, але й локального інгібування збуджень (ЛІЗ), що суттєво впливає на механізм самоорганізації автохвиль. Основну увагу приділено вивченню обертових спіральних автохвиль (ОСА) з урахуванням каналів ЛІЗ. Показано, що за наявності ЛІЗ ревербераторні ОСА (які мають динамічні ядра) домінують, руйнуючи вінерівські ОСА (які мають статичні ядра). Виявлено ефект регенерації ревербераторних ОСА, котрий проявляється у формі нелінійного «відбиття» ОСА від поглинаючої границі середовища. Знайдено умови, за яких регенерація ОСА супроводжується самоіндукованим оберненням знаку топологічного заряду ОСА. Вперше спостерігався ковзаючий режим руху ядра ОСА вздовж границі активного середовища. Обговорено можливі механізми цих явищ, зумовлені роллю ЛІЗ у процесах самоорганізації ОСА.