High speed excited multi-solitons in nonlinear Schrödinger equations

Abstract

Abstract We consider the nonlinear Schrödinger equation in R d i∂ t u + ∆u + f (u) = 0. For d 2, this equation admits travelling wave solutions of the form e iωt Φ(x) (up to a Galilean transformation), where Φ is a fixed profile, solution to −∆Φ + ωΦ = f (Φ), but not the ground state. This kind of profiles are called excited states. In this paper, we construct solutions to NLS behaving like a sum of N excited states which spread up quickly as time grows (which we call multi-solitons). We also show that if the flow around one of these excited states is linearly unstable, then the multi-soliton is not unique, and is unstable. Résumé On considère l'équation de Schrödinger non-linéaire dans R Pour d 2, cetteéquation admet des ondes progressives de la forme e iωt Φ(x) (à une transformation galiléenne près), où Φ est un profil fixe, solution de −∆Φ + ωΦ = f (Φ), mais pas unétat fondamental. Ces profils sont appelésétats excités. Dans cet article, nous construisons des solutions de NLS se comportant comme une somme d'états excités qui se séparent rapidement au cours du temps (nous les appelons multisolitons). Nous montrons aussi que si le flot autour d'un desétats excités est linéairement instable, alors le multi-soliton n'est pas unique et est instable

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