RESEARCH IN RESIDENCE
Peaks and valleys of the stochastic heat equation
Pics et vallées de l’équation de la chaleur stochastique
18 – 22 October, 2027
Participants
Mathew Joseph (Indian Statistical Institute, Bengaluru)
Kunwoo Kim (Pohang University of Science and Technology)
Davar Khoshnevisan (University of Utah)
Carl Mueller (University of Rochester)
The aim of this research in residence program is to study detailed path properties of the stochastic heat equation. The stochastic heat equation is used to describe the flow of heat through material with random impurities. It also comes up in several other contexts, e.g. description of moving interfaces, bacteria colony growth, crystal growth on a thin film etc. A characteristic feature of this equation that distinguishes it with the normal heat equation, is the appearance of large peaks where the solution attains extremely large values, at sparse locations in space. The solution is close to zero in most of the remaining region. This phenomenon is known as intermittency. There have been many studies to show the existence of intermittency in these equations, but very few which give a precise geometric description of this phenomenon. The aim of this collaboration is to show that the distances between the peaks, and the size of the valleys (regions where the solution is close to zero) grow exponentially in time. These problems are of great interest to probabilists and physicists, both in France and abroad.
L’objectif est d’étudier les propriétés fines des trajectoires de l’équation de la chaleur stochastique. Cette équation est utilisée pour décrire la propagation de la chaleur dans un matériau contenant des impuretés aléatoires. Elle intervient également dans
divers autres contextes, tels que la description d’interfaces en mouvement, la croissance de colonies bactériennes ou la croissance de cristaux sur des couches minces. Une caractéristique qui distingue cette équation de l’équation de la chaleur classique est l’apparition de pics élevés — où la solution atteint des valeurs extrêmement grandes — en des points isolés de l’espace, alors que la solution reste proche de zéro sur la majeure partie du domaine restant. Ce phénomène est connu sous le nom d’intermittence. Si de nombreuses études ont démontré l’existence de l’intermittence pour ces équations, rares sont celles qui en fournissent une description géométrique précise. Cette collaboration vise à démontrer que les distances séparant les pics ainsi que la taille des vallées (les zones où la solution est proche de zéro) croissent de manière exponentielle au cours du temps. Ces questions suscitent un grand intérêt chez les probabilistes et les physiciens, tant en France qu’à l’étranger.
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