Roughening of the anharmonic Larkin model

• Autores: Purrello, Víctor Hugo; Iguain, Jose Luis; Kolton, Alejandro Benedykt
• Año de publicación: 2019
• Idioma: inglés
• Tipo de recurso: artículo
• Materia: Critical phenomena; Elasticity; Roughness; Random & disordered media
• Institución: Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas

We study the roughening of d-dimensional directed elastic interfaces subject to quenched random forces. As in the Larkin model, random forces are considered constant in the displacement direction and uncorrelated in the perpendicular direction. The elastic energy density contains an harmonic part, proportional to (∂xu)2, and an anharmonic part, proportional to (∂xu)2n, where u is the displacement field and n>1 an integer. By heuristic scaling arguments, we obtain the global roughness exponent ζ, the dynamic exponent z, and the harmonic to anharmonic crossover length scale, for arbitrary d and n, yielding an upper critical dimension dc(n)=4n. We find a precise agreement with numerical calculations in d=1. For the d=1 case we observe, however, an anomalous "faceted" scaling, with the spectral roughness exponent ζs satisfying ζs>ζ>1 for any finite n>1, hence invalidating the usual single-exponent scaling for two-point correlation functions, and the small gradient approximation of the elastic energy density in the thermodynamic limit. We show that such d=1 case is directly related to a family of Brownian functionals parameterized by n, ranging from the random-acceleration model for n=1 to the Lévy arcsine-law problem for n=∞. Our results may be experimentally relevant for describing the roughening of nonlinear elastic interfaces in a Matheron-de Marsilly type of random flow.
Fil: Purrello, Víctor Hugo. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Mar del Plata. Instituto de Investigaciones Físicas de Mar del Plata. Universidad Nacional de Mar del Plata. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Investigaciones Físicas de Mar del Plata; Argentina
Fil: Iguain, Jose Luis. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Mar del Plata. Instituto de Investigaciones Físicas de Mar del Plata. Universidad Nacional de Mar del Plata. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Investigaciones Físicas de Mar del Plata; Argentina
Fil: Kolton, Alejandro Benedykt. Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia del Área de Energía Nuclear. Instituto Balseiro; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina