非平衡定常状態における連続対称性の自発的破れと相転移の一般論の構築

非平衡稳态连续对称性自发破缺和相变一般理论的构建

• 批准号: 22K13978
• 负责人: 中野 裕義
• 金额: $ 2.5万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2027-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22K13978/
• 关键词: 非平衡揺らぎ; 非平衡相転移; 大規模分子動力学シミュレーション; 南部・ゴールドストーンモード

1. 非平衡流体における異常揺らぎ本研究課題の目標は非平衡定常状態における秩序相が示す普遍的性質をそこで見られる非平衡揺らぎに注目しながら解明することにある。本年度は秩序相の解析に進む前の準備的段階として、非平衡条件下にある単純流体の一様相で見られる異常揺らぎを大規模分子動力学シミュレーションを用いて解析した。揺らぐ流体力学により長距離空間相関が現れることが知られている。本研究では、その理論的に導かれる長距離空間相関をハミルトン粒子系から第一原理的に観測することに成功した。本シミュレーションから、せん断下/熱伝導下で観測される長距離空間相関は系のサイズが小さい時には発達しないことが明らかとなった。言い換えれば、小さい非平衡系の揺らぎはほとんど平衡系と区別できないことになる。非平衡揺らぎが中心的な役割と果たす相転移現象や秩序相の特異な振る舞いはこの有限サイズ効果の影響を強く受けることが示唆される。この有限サイズ性の起源は明らかとなっておらず、本研究でのシミュレーション結果をもとにその解明へと繋げたい。2. 様々な流れの下で起こる連続対称性の自発的破れ実施計画の通り、非平衡定常状態で起こる相転移現象を理論的に解析した。初年度はオーダーパラメータが流れによって直接流される非平衡系に注目し、流れの効果が秩序相に現れる南部・ゴールドストーン(NG)モードと呼ばれる揺らぎにどのような影響を与えるかを明らかとした。せん断流と伸長流という揺らぎが無限に引き延ばされていくタイプの流れはNGモードを強く抑制することが分かった。一方で、楕円回転流のような揺らぎの引き伸ばしが起こらないタイプの流れではNGモードの振る舞いは平衡状態と変わらないことも分かった。この解析結果は非平衡相転移の解析において、揺らぎの無限の引き伸ばしが重要なキーワードとなることを示唆しており、別の非平衡への応用が期待される。

1。非平衡流体的异常波动，该研究主题的目标是阐明在非平衡稳态中有序相的普遍特性，重点是那里看到的非平衡波动。今年，作为进行有序阶段分析的准备步骤，我们分析了使用大型分子动力学模拟在非平衡条件下在非平衡条件下简单流体均匀阶段看到的异常波动。众所周知，远程空间相关性可以通过摇动流体动力学来体现。在这项研究中，我们已经成功地观察了来自汉密尔顿粒子系统的理论远程空间相关性。该模拟表明，在系统尺寸较小时，在剪切/热传导下观察到的远程空间相关性不会发展。换句话说，小型非平衡系统的波动几乎与平衡系统没有区别。有人认为，相变现象和有序相的奇异行为，其中非平衡波动起着核心作用，受到这种有限尺寸效应的强烈影响。这种有限尺寸的起源尚不清楚，我们希望根据本研究的仿真结果来帮助澄清这一点。 2。根据在各种流下发生的连续对称性计划，理论上分析了以非平衡稳态状态发生的相变现象。在第一年，我们专注于非平衡系统，其中有序参数直接通过流量流动，我们阐明了流动效应如何影响称为南部金石（NG）模式的波动，其中有序相。已经发现，该流是剪切流和伸长流的类型，无限扩展，强烈抑制了NG模式。另一方面，还发现在不拉伸波动的流动中，例如椭圆旋转电流，NG模式的行为与平衡状态的行为没有区别。该分析结果表明，波动的无限拉伸是分析非平衡相变的重要关键字，并且预计将应用于另一个非平衡。

项目成果

Molecular dynamics study of shear-induced long-range correlations in simple fluids

简单流体中剪切引起的长程相关性的分子动力学研究

• DOI: 10.1103/physrevresearch.4.023147
• 发表时间: 2022
• 期刊: Physical Review Research
• 影响因子: 4.2
• 作者: Nakano Hiroyoshi;Minami Yuki
• 通讯作者: Minami Yuki

異方的アクティブ格子ガスが示す長距離相関とモティリティ誘起相分離

各向异性活性晶格气体表现出的长程关联和运动引起的相分离

• 发表时间: 2022
• 作者: 足立景亮;中野裕義
• 通讯作者: 中野裕義

Molecular dynamics study of nonequilibrium long-range correlation under shear flow

剪切流下非平衡长程关联的分子动力学研究

• 发表时间: 2022
• 作者: Hiroyoshi Nakano;Yuki Minami
• 通讯作者: Yuki Minami

Rainbow Nambu-Goldstone mode under shear flow

剪切流下的 Rainbow Nambu-Goldstone 模式

• 发表时间: 2022
• 作者: Yuki Minami;Hiroyoshi Nakano;Yoshimasa Hidaka
• 通讯作者: Yoshimasa Hidaka

一様せん断流によって誘起される非平衡長距離相関の分子動力学シミュレーション

均匀剪切流引起的非平衡长程关联的分子动力学模拟

• 发表时间: 2022
• 作者: Jun Xia;Yue Fang;Lingjie Meng;Qingwei Yang;Yusuke Okazaki,Takashi Yoshida;Keizo Nagasaki;Hisashi Endo;Hiroyuki Ogata;中野裕義
• 通讯作者: 中野裕義