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绝地求生外围-首页>新闻公告
中国科大在非平衡刚性逾渗研究中取得重要进展
2020-07-13

来源:https://www.ustc.edu.cn/2020/0629/c15852a434543/page.htm


我校物理学院徐宁教授研究组和邓友金教授研究组合作绝地求生外围-首页,在堵塞(Jamming)转变对应的刚性逾渗研究中取得重要进展,相关成果2020624日在线发表于《物理评论快报》(Physical Review Letters)。

逾渗(Percolation)最初用来表征流体在多孔无序介质中的流动:当空隙被随机堵塞到一定程度时绝地求生外围-首页绝地求生外围-首页,流体在多孔介质中停止流动而发生逾渗相变绝地求生外围-首页。逾渗相变在很多体系中都会出现绝地求生外围-首页绝地求生外围-首页,是一类普遍存在的临界现象。热力学平衡体系的逾渗已经形成了相对成熟的理论体系,然而,非平衡体系的逾渗仍然会呈现出一些特异的行为绝地求生外围-首页。

堵塞转变是一类典型的非平衡液-固转变。大量有短程相互作用的颗粒在堆积密度增大的情况下,会发生堵塞转变,使得无刚性绝地求生外围-首页绝地求生外围-首页、颗粒无束缚的疏松非堵塞“液”态转变为有刚性的堵塞固态绝地求生外围-首页绝地求生外围-首页。对于具有纯排斥相互作用的颗粒绝地求生外围-首页绝地求生外围-首页,刚性在堵塞转变处的发生是不连续的绝地求生外围-首页,呈现出一级相变的特性。然而绝地求生外围-首页,如果给颗粒再附加上吸引相互作用绝地求生外围-首页绝地求生外围-首页,这种刚性产生的相变性质是否会发生变化绝地求生外围-首页?在吸引力消失的极限下是否会趋于纯排斥体系的非连续相变?因为实际体系中多少存在着一些吸引相互作用,相比于纯排斥体系绝地求生外围-首页绝地求生外围-首页,对有吸引力存在的堵塞转变的表征更具有实际意义绝地求生外围-首页。

在有吸引力存在的情况下,堵塞转变呈现出刚性逾渗(Rigidity Percolation)相变的特性绝地求生外围-首页绝地求生外围-首页。然而,该研究发现绝地求生外围-首页,这种非平衡刚性逾渗相变会呈现与平衡体系不同的行为。当吸引力程较长时,堵塞转变仍然表现出与平衡体系的刚性逾渗类似的行为绝地求生外围-首页绝地求生外围-首页,临界指数满足传统的超标度关系绝地求生外围-首页。当吸引力程较短时绝地求生外围-首页,通常用来表征刚性集团大小分布的指数会出现两个截然不同的值,分别对应于最大集团和其它集团绝地求生外围-首页。有趣的是,虽然两类集团呈现出不同的指数,它们仍然有相同的分形维数绝地求生外围-首页。随着体系的增大绝地求生外围-首页,两类集团都在增长并在热力学极限下趋于发散绝地求生外围-首页,但却呈现出不同的增长速度,表明体系中存在着两个截然不同的尺度绝地求生外围-首页绝地求生外围-首页。通常平衡体系的刚性逾渗相变存在单一发散的尺度绝地求生外围-首页,在非平衡堵塞转变的刚性逾渗的表征中出现双尺度是个出乎意料的结果【厍笊馕?首页绝地求生外围-首页绝地求生外围-首页绝地求生外围-首页;谒叨鹊姆⑾?绝地求生外围-首页,该研究团队提出了一个新的绝地求生外围-首页绝地求生外围-首页、一般性的超标度关系绝地求生外围-首页绝地求生外围-首页绝地求生外围-首页,可以用来解释双尺度的出现所带来的传统超标度关系的破坏。该研究还表明,只要有吸引存在,堵塞转变对应的逾渗都是连续相变,因此,在吸引力趋于零的极限下,堵塞转变的性质与纯排斥体系有本质上的差异绝地求生外围-首页绝地求生外围-首页。这项工作提供了研究非平衡逾渗的新素材,对于理解堵塞转变的本质有重要的意义绝地求生外围-首页绝地求生外围-首页绝地求生外围-首页。

左图为发生刚性逾渗的颗粒堵塞态示意图,红色和蓝色为第一、二大刚性集团绝地求生外围-首页。右图为(a)较长和(b)较短吸引力情况下刚性集团大小s的分布绝地求生外围-首页绝地求生外围-首页绝地求生外围-首页,对于较长的吸引绝地求生外围-首页,有单一的分布指数绝地求生外围-首页绝地求生外围-首页,而较短吸引有两个不同的指数绝地求生外围-首页绝地求生外围-首页,暗示两个不同尺度的存在绝地求生外围-首页绝地求生外围-首页。

审稿人评论说:“该工作向着全面理解堵塞转变迈出了实质性的一步绝地求生外围-首页绝地求生外围-首页绝地求生外围-首页,并且对于其它一些与逾渗相变相关的问题有潜在的影响绝地求生外围-首页。(The  study makes a substantial step toward a complete understanding of the  jamming transition, and has a potential impact on a range of other  problems related to percolation transitions.)”绝地求生外围-首页。

该工作的第一作者是王宇川绝地求生外围-首页,邓友金教授和徐宁教授是共同通讯作者绝地求生外围-首页。这项工作得到了国家自然科学基金委、科技部的支持绝地求生外围-首页绝地求生外围-首页绝地求生外围-首页绝地求生外围-首页。

论文链接:https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.124.255501


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