Estudio experimental sobre formación y dinamica de estructuras espaciales en sistemas confinados

Resumen

En este trabajo se presentan resultados experimentales sobre formación y dinámica de estructuras espaciales en dos sistemas confinados distintos: un fluido en convección con superficie libre y un láser de CO2. En el sistema convectivo, los patrones presentes en pequeña relación de aspecto aparecen en un orden que concuerda en gran medida con el predicho por una analisis de estabilidad lineal. Al aumentar la relación de aspecto, crece el numero de celdas convectivas en los patrones. Para los valores superiores de relación de aspecto en que hemos trabajado, se forman patrones poligonales (un pentágono, hexágono, heptágono y octógono) que dan lugar a dinámicas temporales interesantes: rotaciones, alternancias entre ellos, separación en una zona estática y otra dinámica dentro de una misma estructura. En el láser, la influencia de la simetría anular de uno de los espejos se hace patente en la formación de estructuras: se obtienen patrones anulares, continuos o con lóbulos. Se analiza el efecto de introducir una ruptura de simetría en el sistema insertando un hilo metálico dentro de la cavidad optica. Este obstáculo difractivo fuerza la selección de patrones sin componente continua y evita la obtención de dinamicas temporales. De entre los comportamientos temporales observados en el láser, nos hemos centrado en las dinámicas temporales irregulares encontradas durante la coexistencia de varias estructuras, en el paso de una a otra. La integración numerica de un modelo sencillo basado en las ecuaciones de Maxwell-Bloch a las que se ha añadido un termino de ruptura de simetria, permite reproducir cualitativmente los resultados experimentales. Se analizan las analogias entre los resultados que hemos obtenido y los de trabajos realizados en otros sistemas con las mismas simetrias.