واکنش اسیلاتورها به این خبر

محققان پدیده‌های جمعی ذرات خودکششی را با استفاده از معادلات غیرخطی کرامرز، که اغلب برای تجزیه و تحلیل سیستم‌های نوسانگر جفت شده به کار می‌رود، مورد مطالعه قرار داده‌اند. علاوه بر این، آنها در مورد انتقال بین حالت های بی نظم فضایی-یکنواخت، نظم مکانی-یکنواخت و حالت های موجی منفرد بحث کرده اند.

ماده فعال به یکی از موضوعات اصلی تحقیقاتی در فیزیک غیرتعادلی تبدیل شده است [1]. ذره ای که انرژی آزاد را به حرکت تبدیل می کند، ذره خودکششی نامیده می شود. گروهی از این ذرات "فعال" می توانند پویایی مشارکتی سیستماتیک را نشان دهند. چنین سیستم هایی که از ذرات فعال تشکیل شده اند، ماده فعال نامیده می شوند.

یکی از ساده ترین و معروف ترین مدل ها برای ماده فعال توسط Viscek در سال 1995 ارائه شد [2]. این مدل "مدل ویسکک" نامیده می شود که به عنوان مدلی برای حرکت جمعی حیوانات ارائه شده است. یک عنصر در این مدل مربوط به یک موجود منفرد است و رفتار گروهی از موجودات را می توان با مدل توصیف کرد. هر عنصر جهت مشخصی دارد که در یک سیستم دو بعدی با سرعت ثابتی حرکت می کند. جهت مشخصه با میانگین جهت مشخصه عناصر همسایه و نویز تصادفی تعیین می شود. به عبارت دیگر، مدل Viscek شبیه مدل XY در دینامیک اسپین است، اگرچه موقعیت مکانی هر اسپین بسته به جهت اسپین آن حرکت می کند.

سیستمی که توسط مدل Viscek قابل توصیف است، با تغییر شدت نویز، از یک حالت بی نظم، که در آن سرعت متوسط صفر است، به یک حالت منظم، که در آن سرعت متوسط غیر صفر است، تغییر می کند. علاوه بر این، گزارش شده است که امواج چگالی در حالت منظم در نزدیکی نقطه انتقال [3] منتشر می شوند. چنین امواج چگالی نه تنها در مدل Viscek مشاهده می شود، بلکه وقوع آنها در مدل های دیگر نیز گزارش شده است [4،5]. بنابراین، ظاهر امواج چگالی برای انتقال بین حالت نامنظم به حالت منظم ماده فعال به نظر جهانی است. با این حال، مکانیسم انتشار موج چگالی هنوز به طور کامل شناخته نشده است.

ساکاگوچی و ایشیباشی به طور نظری انتشار موج انتقال و چگالی را با استفاده از روش به کار گرفته شده برای تجزیه و تحلیل سیستم های نوسان ساز جفت شده بررسی کردند [6]. تعداد قابل توجهی از مطالعات در مورد سیستم های نوسان ساز جفت شده گزارش شده است. به منظور تجزیه و تحلیل سیستم‌های نوسانی جفت شده، روشی که از معادله غیرخطی فوکر-پلانک استفاده می‌کند [7] توسعه داده شده است. ساکاگوچی و ایشیباشی بر شباهت بین مدل Viscek و نوعی از سیستم نوسان ساز جفت شده تمرکز کرده اند. یک مدل ساده از ذرات خودکششی در یک سیستم تک بعدی با مرزهای تناوبی پیشنهاد شده است. روش سیستم نوسان ساز جفت شده را می توان در مدل پیشنهادی اعمال کرد [6].

با استفاده از مدل آنها، یک معادله کرامرز غیرخطی استخراج شد و یک تحلیل پایداری خطی از حالت بی نظم فضایی یکنواخت انجام شد. آنها نشان دادند که انتقال از حالت بی نظم فضایی یکنواخت به حالت مرتب فضایی یکنواخت یک انتقال مرتبه دوم است و از نظر سیستم های دینامیکی یک دوشاخه چنگال فوق بحرانی است. این نتایج با نتایج به دست آمده توسط محاسبات عددی مطابقت دارد. علاوه بر این، محاسبات عددی روی سیستم آنها وجود امواج چگالی را نشان داد. آنها با تعریف یک متغیر شبه انرژی آزاد، هدفشان درک انتقال به حالت موج انفرادی بود، جایی که امواج چگالی منتشر می‌شوند. این سه حالت در شکل 1 نشان داده شده است.

»مشاهده نسخه بزرگتر

شکل 1. تصویری از سه حالت مورد بحث در Ref.[6].(الف) حالت بی نظم فضایی یکنواخت، که در آن جهت هر عنصر تصادفی است.(ب) حالت مرتب فضایی یکنواخت، که در آن جهت همه عناصر برابر است. فلش های نقطه چین نشان می دهد که جهت عناصر می تواند مثبت یا منفی باشد. ج) حالت موج انفرادی، جایی که ناحیه ای که چگالی بالایی دارد منتشر می شود.

هر دو سیستم فعال و سیستم نوسان ساز همراه مباحث مهمی در فیزیک عدم تعادل هستند و به شدت مورد مطالعه قرار گرفته اند. Sakaguchi و Ishibashi این دو موضوع اصلی را به منظور درک انتشار موج چگالی در سیستم های متشکل از ذرات خودران ترکیب کرده اند. سیستم گزارش شده در Ref.[6] یک بعدی است. برای انتشار موج چگالی در مدل ویسک قابل استفاده نیست. با این حال ، گسترش مدل آنها برای سیستم های دو بعدی ممکن است مکانیسم های انتشار موج چگالی را نشان دهد ، که برای پدیده های انتقال در شرایط عدم تعادل اهمیت دارد. بنابراین ، مطالعات بیشتر مورد نیاز است.

منابع

• [1] T. Ohta ، J. Phys. SOC. JPN86 ، 072001 (2017). 10. 7566/jpsj. 86. 072001 لینک ، Google Scholar
• [2] T. Viscek ، A. Czirók ، E. Ben-Jacob ، I. Cohen ، and O. Shochet ، Phys. روحانی لت. 75 ، 1226 (1995). 10. 1103/PhysRevlett. 75. 1226 CrossRef ، Google Scholar
• [3] H. Chaté ، F. Ginell ، G. Grégorie ، and F. Raynaud ، Phys. Rev. E 77 ، 046113 (2008). 10. 1103/physreve. 77. 046113 CrossRef ، Google Scholar
• [4] S. Yamanaka and T. Ohta ، Phys. Rev. E 89 ، 012918 (2014). 10. 1103/physreve. 89. 012918 CrossRef ، Google Scholar
• [5] T. Ihle ، Phys. Rev. E 88 ، 040303 (2013). 10. 1103/physreve. 88. 040303 CrossRef ، Google Scholar
• [6] H. Sakaguchi و K. Ishibashi ، J. Phys. SOC. JPN86 ، 114003 (2017). 10. 7566/jpsj. 86. 114003 لینک ، Google Scholar
• [7] Y. Kuramoto ، نوسان شیمیایی ، امواج و تلاطم (اسپرینگر ، برلین ، 1984). Crossref ، Google Scholar

شرح حال

Hiroyuki Kitahata کارشناسی خود را به دست آورد.(2001) ، کارشناسی ارشد(2003) ، و D. Sc.(2006) از دانشگاه کیوتو. وی استادیار (2004-2008) در گروه فیزیک ، دانشگاه کیوتو ، مدرس (2008-2010) و استادیار (2011 - نماینده) در گروه فیزیک ، دانشگاه چیبا بود. علایق پژوهشی وی شامل فیزیک غیرخطی و عدم تعادل ، به ویژه ، ماده فعال و سازماندهی فضایی و زمانی در سیستم های پراکنده است.