WORKSHOP
Emergent Hydrodynamics of Integrable Systems and Soliton Gases
Hydrodynamique émergente des systèmes intégrables et des gaz de solitons
13 – 17 November, 2023
Organizing Committee
Comité d’organisation
Benjamin Doyon (King’s College London)
Gennady El (Northumbria University Newcastle)
Recent years have seen rapid developments in the theoretical and experimental research bridging aspects of integrability and randomness in classical and quantum systems. One line of such research can be broadly associated with the notion of ”integrable turbulence”, encompassing the mathematics and physics of weak (wave) and strong (soliton) turbulence in dispersive hydrodynamics described by integrable nonlinear partial differential equations, such as the Korteweg-de Vries and nonlinear Schrödinger equations. Another prominent direction has emerged recently from the study of integrable many-body systems out of equilibrium, such as the Lieb-Liniger gas and the Heisenberg spin chain, where a new hydrodynamic theory has been proposed dubbed Generalised Hydrodynamics. In all cases it is clear that integrability leads to qualitatively different and robust behaviours, experimentally accessed and amenable to exact analytical treatments. With many striking parallels between the theories of soliton gases and wave turbulence in dispersive hydrodynamics, and the generalised hydrodynamics of quantum and classical systems of particles, spins and fields, the structure of emergent dynamics and fluctuations, as constrained by integrability, appears to be extremely universal. This workshop will for the first time bring together the two, hitherto disconnected communities of scientists working on these subjects, in an effort to bolster cross-fertilisation of ideas and solve some of the major open problems.
Ces dernières années ont vu des développements rapides dans la recherche théorique et expérimentale reliant l’intégrabilité et les fluctuations aléatoires dans les systèmes classiques et quantiques. Une ligne de recherche peut être largement associee à la notion de ”turbulence intégrable”, englobant les mathématiques et la physique de la turbulence faible (onde) et forte (soliton) dans l’hydrodynamique dispersive décrite par des équations aux dérivées partielles non linéaires intégrables, telles que l’équation de Korteweg-de Vries et les équations non linéaires de Schrödinger. Une autre direction importante a émergé récemment de l’étude des systèmes intégrables à plusieurs corps hors d’équilibre, tels que le gaz de Lieb-Liniger et la chaîne de spin de Heisenberg, où une nouvelle théorie hydrodynamique a été proposée sous le nom d’hydrodynamique généralisée. Dans tous les cas, il est clair que l’intégrabilité conduit à des comportements qualitativement différents et robustes, accessibles expérimentalement et se prêtant à des traitements analytiques exacts. Avec de nombreux parallèles frappants entre les théories des gaz solitons et la turbulence des ondes dans l’hydrodynamique dispersive, et l’hydrodynamique généralisée des systèmes quantiques et classiques de particules, de spins et de champs, la structure de la dynamique et des fluctuations émergents aux grandes échelles, contrainte par l’intégrabilité, semblent être extrêmement universelles. Cet atelier réunira pour la première fois les deux communautés de scientifiques jusqu’alors déconnectées travaillant sur ces sujets, afin de renforcer la fertilisation des idées et de résoudre certains des grands problèmes ouverts qui s’y trouvent.
SPEAKERS
Alexandre Abanov (Stony Brook University) Limit shape phase transitions. Hydrodynamic approach
Dimitrios Ampelogiannis (King’s College London) TBA
Alvise Bastianello (Technical University of Munich) What can quantum mechanics teach us about classical soliton gases?
Eldad Bettelheim (Hebrew University of Jerusalem) Matrix Elements in Generalized Hydrodynamics
Thibault Bonnemain (King’s College) A Generelised Hydrodynamics approach to the Boussinesq equation: a prototypical example of 2D stationary solitongas (online)
Alberto Brollo (TUM) Generalized free energy and scattering shift: new results for classical chains
Vir Bulchandani (Princeton University) Surprises in trapped hard rods
Olalla Castro Alvaredo (City, University of London) Generalised Hydrodynamics with Unstable Quasiparticles
Vincent Caudrelier (University of Leeds) Lagrangian multiforms for finite and infinite dimensional integrable systems
Thibault Congy (Northumbria University) Interaction of soliton gas with variable mean flow
Giuseppe Del Vecchio Del Vecchio (Université Paris-Saclay) TBA
Jacopo De Nardis (Université de Cergy-Pontoise) GHD with dispersion, diffusion and low-temperature quantum fluids
Marta Dell’atti (University of Portsmouth) The Toda model as aLagrangian 1-form on coadjoint orbits
Benjamin Doyon (King’s College London) Overview of generalised hydrodynamics
Jérôme Dubail (CNRS – Université de Lorraine) Measuring the local rapidity distribution of 1D Bose gases
Gennady El (Northumbria University Newcastle) Introduction to spectral theory of soliton gases
Loic Fache (Université de Lille) Interacting soliton gases in deep-water surface gravity waves
Maurizio Fagotti (CNRS – Université Paris Saclay) Quantum jamming brings quantum mechanics to macroscopic scales
Oleksandr Gamayun (London Institute for Mathematical Sciences) Classical integrable equations and Fredholm determinants
Dávid Horváth (King’s College London) Full counting statistics of charge in quenched quantum gases
Friedrich Hübner (King’s College London) A Generalized Hydrodynamics approach to impurities in integrable models and lessons from mesoscopic impurities
Enej Ilievski (University of Ljubljana) Thermodynamics and hydrodynamics for the Landau-Lifshitz ferromagnet
Robert Jenkins (University of Central Florida) Realization of an equilibrium soliton gas through primitive potentials (online)
Michele Mazzoni (City University of London) Generalised Hydrodynamics of T¯T-deformed Integrable Quantum Field Theories
Yuan Miao (University of Tokyo) Onsager symmetries in Quantum Integrable Models (online)
Frederik Møller (TU Wien) Probing the emergent physics of quasi-1D Bose gases
Filip Novkoski (Université Paris Cité) Direct scattering in the periodic sine-Gordon equation
Stéphane Randoux (Université de Lille) Recent experiments related to nonlinear propagation of soliton gases in electrical lines, in optical fibers and in water tanks
Alexei Rybkin (University of Alaska Fairbanks) Continuous binary Darboux transformation as an abstract framework for KdV soliton gases
Pierre Suret (Université de Lille) Soliton gas: from theory to water waves and optical fiber experiments
Alexander Tovbis (University of Central Florida) Some recent developments in spectral theory of soliton gases for integrable equations
Takato Yoshimura (University of Oxford) Classical integrable sytems from generalized TT-Deformation
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