Uma introdução ao controle do caos em sistemas hamiltonianos quase integráveis

Abstract

Sistemas Hamiltonianos quase integráveis são de grande interesse em diversos campos de pesquisa da física e da matemática. Nesses sistemas, o espaço de fase apresenta trajetórias regulares e caóticas. Essas trajetórias dependem, em parte, da amplitude da perturbação que quebra a integrabilidade do sistema. O valor da perturbação crítica responsável por esta transição é um elemento chave no controle do caos. No presente trabalho, exploramos um procedimento para o controle do caos em sistema hamiltoniano quase integrável baseado na alteração de um parâmetro (perturbação). Inicialmente, apresentamos as ferramentas básicas para este estudo: mapa hamiltoniano, linearização do mapa e critério de Chirikov. Posteriormente, investigamos o comportamento de uma interação do tipo onda-partícula frente a perturbação. Por fim, confrontamos os resultados analíticos com uma abordagem numérica (iteração do mapa), mostrando um bom acordo.Nearly integrable Hamiltonian systems are of great interest in many research fields of physics and mathematics. In these systems, the phase space has regular and chaotic trajectories. These trajectories depend in part on the magnitude of the perturbation that breaks the integrability of the system. The value of the critical perturbation responsible for this transition is a key element in the control of chaos. In this paper, we explore a procedure for the control of chaos in nearly integrable Hamiltonian system based on a parameter change (perturbation). Initially, we present the basic tools for this study: Hamiltonian map, linearization map and Chirikov criterion. Subsequently, we investigated the behavior of a wave-particle interaction type front perturbation. Finally, we confront the analytical approach with a numerical (iteration of the map) results, showing a good agreement.