2010年度
- 2011/03/16 16:00 - @Seminar Room K202, Yukawa Institute
- Speaker
- 市野悠(所属: 京都大学大学院理学研究科)
- Title
- Collective Dynamics of Deformable Self-Propelled Particles
- Outline
- 重心運動と変形の自由度が結合した自己推進粒子の定式化(Ohta-Ohkumaモデル)をもとに、本研究では相互の変形に依存した結合定数で短距離斥力相互作用する多粒子系を考え、その定常状態を数値的に調べた。その結果、低密度では巨視的な集団秩序が出現するのに対し、密度を高くすると秩序構造が不安定化し、無秩序状態となることがわかった。
平均場近似によると、この転移はサドルノード分岐として理解できる。転移点付近では疎密をともなう集団モードも観察されており、併せて紹介したい。
[arXiv:1101.3387]
- 2011/03/10 16:00 - @Seminar Room K202, Yukawa Institute
- Speaker
- Clement Sire (所属:Laboratory of Theoretical Physics, CNRS, University of Toulouse)
- Title
- Collapse dynamics of a self-gravitating Brownian gas
- Outline
- We present analytical and numerical results on the static properties and collapse dynamics of a gas of self-gravitating Brownian particles in all spatial dimensions, in the presence of a bounding box or not. In the canonical ensemble, the collapse dynamics below the critical temperature generically proceeds in two steps: first, the particle density develops a singularity in a finite time (pre-collapse), before the emergence of a condensate (post-collapse), which ultimately absorbs all the mass. We will also illustrate the analogy between this system and the dynamics of bacteria chemotaxis and that of Bose-Einstein condensation in the canonical ensemble. Finally, we will present a complete phase diagram (equilibrium; collapse; evaporation; bounded or infinite space) for a self-gravitating gas of particles whose diffusion coefficient D depends on the density (D ~ 1/n), in all spatial dimensions d, revealing the importance of the critical index n*=d/(d-2).
- 2011/03/09 16:00 - @Seminar Room K202, Yukawa Institute
- Speaker
- 松本 剛 (所属:京都大学理学研究科)
- Title
- 密度差が駆動する乱流: Rayleigh-Taylor 乱流 (Density-difference driven turbulence: Rayleigh-Taylor turbulence)
- Outline
-
サラダドレッシングの瓶を逆さにするときのように、重力の影響下で重い流体を軽い流体の上におく配置は不安定である。この流体力学的不安定性は Rayleigh-Taylor不安定性として知られている。
このRayleigh-Taylor不安定性の後に生じる乱流が、Rayleigh-Taylor乱流である。この乱流は時間的に非定常であり、空間的にも非一様かつ非等方であることが特徴である。つまり、流体乱流として理想化された「統計的定常・一様・等方乱流」とは一線を画すものである。このような理想化から離れたRayleigh-Taylor乱流に関して、乱流揺らぎ(速度揺らぎ、密度揺らぎ)の統計法則を数値的に調べた結果について報告する。
- 2011/03/02 16:00 - @Seminar Room K202, Yukawa Institute
- Speaker
- 中尾 裕也 (所属:京都大学理学研究科)
- Title
- Phase reduction approach to periodic solutions in reaction-diffusion systems
- Outline
- 位相縮約法は, リミットサイクル振動子のダイナミクスをその位相のみを用いて
近似的に記述する方法で, リミットサイクル振動子系の解析に有用である.
本報告では, 低次元力学系で記述されるリミットサイクル振動子に対する
従来の位相縮約法を, 無限次元の力学系である反応拡散系のリミットサイクル
解に拡張することを試みる. その応用として, 1次元リング上の反応拡散系の
進行パルス解の位相ロック現象や共通ノイズ同期現象を解析する.
- 2011/02/09 10:30 - @Seminar Room K202, Yukawa Institute
- Speaker
- 阪口 秀 (所属:独立行政法人海洋研究機構地球内部ダイナミクス領域)
- Title
- Granular Convection in Spherical Shell
- Outline
- 中心核に引き付けられる重力環境下で,球殻上に充填された粉体に1)中心核の膨張・収縮による機械振動と2)中心核に熱浴,球殻表面に冷浴を仮定した熱振動の2種類の境界条件を考え,それぞれの条件下での粉体流動の振る舞いを調べた.1)では,振動の加速度振幅によって周期倍分岐を起こしながら現れるパターンの変化が見られた.また,2)では,粒子の反発係数と粒子表面間の摩擦係数をコントロールすることで,より液体的な状況からより固体的な状況へと変化させると,レイリー・ベナール対流から徐々に対流セルが合体しながら最終的にはリング状のロール対流へと遷移することが見つかった.まだ,予察的な結果であるが,これらの球殻上に現れる種々の対流パターンの出現機構について議論する.
- 2011/02/08 16:30 - @Seminar Room K202, Yukawa Institute
- Speaker
- 田中秀和 (所属:北海道大学低温科学研究所)
- Title
- Molecular Dynamics Simulation of Mechanical Interaction between Sub-micron Spherical Particles
- Outline
- Adhesion and inelastic interaction between nano- or submicron-sized solid particles are an important subject in many areas of technology and applied science including astrophysics (which is my research area). However, detail of the particle interaction in such a size range has not been studied yet even for simple and homogeneous systems. We examined interactions between small particles which consist of millions of Lennard-Jones molecules, by performing
molecular dynamics simulation. With molecular dynamics simulation, we can see clearly how the energy dissipation proceeds at collisions or rolling motions of particles. In my talk, I will introduce some results of our molecular dynamics simulations and show new empirical laws on the energy dissipation derived from our numerical experiments.
- 2010/12/22 16:00 - @Seminar Room K202, Yukawa Institute
- Speaker
- 杉田 歩 (所属:大阪市立大学)
- Title
- 量子系における非平衡定常状態の摂動論的解析
- Outline
- 非平衡定常状態に関しては長い研究の歴史があるが、非平衡定常系の「状態」そのものがどのようなものかは、ほとんど理解されていない。これまでに非平衡定常状態を表現する理論的な表式はいくつか得られているが、それらはほとんどの場合長時間の時間発展を含み、実際に計算するのは困難な形式的な表現にとどまる。
このセミナーでは、非平衡定常状態の、時間発展を含まない明示的な表式を求める試みを紹介する。具体的には、温度の異なる熱浴と接触した量子系を考え、この系の定常状態を熱浴と結合に関する摂動論で取り扱う。
- 2010/12/14 16:00 - @Seminar Room K202, Yukawa Institute
- Speaker
- 齊藤 国靖 (所属:京都大学基礎物理学研究所)
- Title
- ナノクラスターの斜め衝突の数値的研究
- Outline
- 構成原子の数が数十から数万程度のナノクラスターは、ナノサイエンスに対する関心の高まりを受け、近年盛んに研究されてきたナノスケールの物質の一つである。また、単体のナノクラスターは一つの有限系を成しており、その構造や物性にはマクロな物体には見られない多くの特徴があるため、実験や数値シミュレーションにより数多くの研究が成されている。ところが、ナノクラスターの力学的な性質はあまり知られておらず、まだ理解の乏しい部分である。
そこで我々は、水素でコーティングしたシリコン結晶のナノクラスター同士を斜めに衝突させる分子動力学シミュレーションを行い、跳ね返り係数や変形のダイナミクスなどを調べた。例えばマクロな粉体粒子の衝突などとは異なり、ナノクラスターの衝突ではファン・デル・ワールス力によるナノクラスター同士の引力相互作用が衝突のダイナミクスに決定的な影響を与え、通常の意味での跳ね返り係数は負になり、衝突中の接触面の回転効果を取り入れた跳ね返り係数の再定義が必要になる。また、ナノクラスターの衝突のダイナミクスや跳ね返り係数の結果は、我々の粘弾性体モデルで良く記述できることが解った。
本講演では、分子動力学シミュレーションと理論モデルの詳細を説明し、より簡単なレナード・ジョーンズポテンシャルによるナノクラスターの斜め衝突の結果も合わせて説明する。
K. Saitoh, A. Bodrova, H. Hayakawa, and N.V. Brilliantov, Phys. Rev.
Lett. 105, 238001 (2010).
- 2010/12/01 16:00 - @Seminar Room K202, Yukawa Institute
- Speaker
-
Jean-Marc Levy-Leblond (所属:the Universite de Nice
- Title
- Some questions about time
- Outline
- Physicists share a general consensus on the formal treatment of time within their theories, which does not preclude, however, the possibility of differences in understanding and interpretation. I will discuss here a few several examples :
-- in special relativity, it will be argued that the usual formulation of the effects of Lorentz transformations in terms of a "dilatation of time" is not justified and leads to misunderstandings.
-- in relativistic cosmology, I will advance that the accepted theory (the so-called 'big bang' scenario) does not lead to an "origin of time", and is quite consistent with an infinite lifetime of the Universe provided the very notion of time is reinterpreted ; a parallel will be drawn with the question of the "absolute zero" of temperatures.
-- in quantum mechanics, the old question of finding a "time operator" will be shown to be a nonsensical one, and a correct interpretation will be given of the time-energy Heisenberg inequality.
The historical roots of the pitiful neglect of this conceptual variability will be sketched.
I shall finally comment about the possibility of alternative theorizations of time in physics.
- 2010/11/30 13:30 -@Seminar Room K202, Yukawa Institute
- Speaker
- Marco Cosentino Lagomarsino (所属:Universite Pierre et Marie Curie, Centre de recherche des Cordeliers)
- Title
- A model-system approach to biological fluid pumping
- Outline
- Bacterial and eukaryotic cells moving or stirring fluids are
subject to the time-reversibility constraints of low Reynolds number
hydrodynamics, and so are existing and future artificial swimming
microrobots or microfluidic pumps. Motivated by this class of
problems, we study fluid pumping and synchronization of model
systems based on the forced motion of colloidal beads piloted by
optical tweezers. Our combined experimental and theoretical
approach enables us to understand and generate flow and coordinated
motion in a controlled way.
- 2010/10/27 16:00 - @Seminar Room K202, Yukawa Institute
- Speaker
-
大関真之(所属:京都大学 大学院情報学研究科 システム科学専攻)
- Title
-
Nonequilibrium Relations for Spin Glasses with Gauge Symmetry
- Outline
-
Spin glass exhibits a drastic slowdown of relaxation processes in low
temperature. The extremely slow relaxation has been observed in both
experiments and simulations, and it hampers the determination of equilibrium
properties in spin glasses.
I will talk about the recent study on the applications of nonequilibrium
relations such as the Jarzynski equality and fluctuation theorem to spin
glasses with gauge symmetry.
Gauge symmetry has enabled us to analytically elucidate nontrivial property
in spin glasses.
In this study, it is shown that the exponentiated free-energy difference
appearing as in the Jarzynski equality reduces to a simple analytic function
written explicitly in terms of the initial and final temperatures if the
temperature satisfies a certain condition related to gauge symmetry. We also
prove identities that relate equilibrium and nonequilibrium quantities in
spin glasses. These identities suggest a method of evaluating equilibrium
quantities from nonequilibrium computations, which may be useful for
avoiding the problem of slow relaxation inherent in spin glasses.
Ref: M. Ohzeki, and H. Nishimori; J. Phys. Soc. Jpn. 79 (2010) 084003.
- 2010/10/13 16:30 - @Seminar Room K202, Yukawa Institute
- Speaker
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江端 宏之(所属:東京大学大学院理学系研究科)
- Title
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Dynamics of deformed holes in vertically vibrated dense suspensions
- Outline
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垂直加振下の懸濁液界面において、幾つかのパターンが現れる事
が報告されている。F.Merktらにより、垂直加振されたコーンスターチ
懸濁液界面では界面の微小変形が成長し、液体の層を底まで貫く安定な
穴(stable hole)が現れることが発見されている。
今回、我々は垂直加振されたポテトスターチ懸濁液では自発的に分裂・消滅を繰
り返す穴(replicating hole)が現れることを発見した。
これまでreplicating spotは反応拡散系で報告されているが、流体や粉体系では
初めての例である。そこで穴の個数の統計的な解析や複数の穴が作る空間構造に
ついて得られた結果を報告したい。
また、穴が分裂をしない場合も、変形をしながら動き回る穴が現れることが分かった。
そこで穴の変形と運動についても議論したい。
- 2010/10/04 15:30 - @Seminar Room K206, Yukawa Institute
- Speaker
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齊藤 国靖(所属:京都大学基礎物理学研究所)
- Title
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Weakly nonlinear analysis of granular shear flow
- Outline
-
A weakly nonlinear analysis, in terms of the Ginzburg-Landau
equation, has been developed to describe the instability growth
in granular shear flow. Because of the inelastic collisions of
granular particles, uniform shear flow is almost always unstable
and shear band formation can be observed by the numerical simulations [1].
Recently, the Stuart-Landau type equation has been derived from
the hydrodynamic equations of granular system [2]. However, the
validity of the boundary conditions should be discussed and the
long length scales are needed to clarify the spatial structure
of the granular shear band. We have derived the time dependent
Ginzburg-Landau (TDGL) equation of two dimensional granular shear
flow from the hydrodynamic equations which is based on the kinetic
theory of granular gases [3], and we have analyzed the coefficients
of the TDGL to discuss the bifurcation of granular shear flow.
[1] K. Saitoh and H. Hayakawa, Phys. Rev. E 75, 021302 (2007).
[2] P. Shukla and M. Alam, Phys. Rev. Lett. 103, 068001 (2009),
P. Shukla and M. Alam, J. Fluid Mech. in press.
[3] J. T. Jenkins and M. W. Richman, Phys. Fluids 28, 3485 (1985).
- 2010/09/29 16:30 - @Seminar Room K202, Yukawa Institute
- Speaker
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岡田健 (所属:東北大学多元物質科学研究所)
- Title
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水溶液中におけるカーボンナノチューブの拡散運動解析
- Outline
-
ナノスケールの中空構造を持つカーボンナノチューブは,ドラッグデリバリーを
行う際の輸送コンテナとして有用であると考えられており,生体分子との親和性
や毒性評価などに関する研究が多く報告されている.このようにカーボンナノ
チューブのバイオ応用研究は,近年急速に拡大している分野の一つである.我々
はカーボンナノチューブの構造だけではなく電気,機械,熱的性質を利用するこ
とで,カーボンナノチューブは生命現象を理解するために必要な計測ツールとな
り得ると考えている.しかし,水溶液中におけるカーボンナノチューブの物性評
価や運動解析はほとんど研究が行われていない.そこで単独のカーボンナノ
チューブを操作・配置し,生体分子1分子レベルにおける熱,及び運動計測を実
現するため,水溶液中におけるカーボンナノチューブの拡散運動解析を行った.
本研究では直径20nmのカーボンナノチューブを暗視野顕微鏡で観察し,自作プロ
グラムによって水溶液中の拡散運動解析を行った.カーボンナノチューブの長
軸,短軸,回転方向についてそれぞれ拡散係数を求めた結果,回転方向は理論値
をよく再現するのに対し,長軸,及び,短軸方向は,水溶液の粘度が高くなるに
つれて理論値から逸脱し,早い拡散運動をすることがわかった.このことは水溶
液の粘度を調整するために添加した高分子とカーボンナノチューブの相互作用に
よる拡散のslip conditionとすることで理解できると考えているが,メカニズム
の詳細はまだ明らかになっていない.一方,拡散運動が可能な空間を制限して実
験を行った結果,長軸と短軸方向の拡散係数比は空間領域に依存し,狭い空間に
おいて長軸方向の拡散運動が支配的になることが明らかになった.これらの実験
結果の定量的な理解には至っていないものの,水溶液中におけるカーボンナノ
チューブの操作・配置に関して非常に興味深い知見であると考えている.
- 2010/07/27 13:30 - @Seminar Room K202, Yukawa Institute
- Speaker
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Ferenc Kun (所属:Department of Theoretical Physics University of Debrecen Debrecen, Hungary)
- Title
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Universality classes of fragmentation phenomena
- Outline
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Fragmentation of heterogeneous materials is a very complex
scientific problem with a broad spectrum of technological
applications. During the past decades experimental and theoretical
investigations have revealed that the energy imparted to the solid has
to surpass a threshold value (critical energy) to achieve complete
breakup. In this fragmented state the mass (size) distribution of
pieces follows a power law functional form with universal exponent
depending mainly on the effective dimensionality of the system.
In the talk we review the most important recent findings on the
universality classes of fragmentation phenomena then we focus on the
fragmentation of polymeric materials which can exhibit ductile
fracture.
An experimental and theoretical study of the fragmentation
of plastic materials will be presented. In the experiments
polypropylene
particles of spherical shape were fragmented by impacting them against
a hard wall. The experiments revealed a power law distribution of
fragment masses similar to heterogeneous brittle materials, however,
with a significantly lower exponent. To understand the experimental
findings a three dimensional discrete element model is introduced.
The model discretizes the sample in terms of randomly sized spheres
which are connected by elastic beams. To
capture the effect of plasticity a novel type of failure criterion is
introduced complemented by a healing mechanism of broken particle
contacts under compression. Computer simulations show a good quality
agreement with the experimental findings [1]. Our investigations
demonstrate that the breakup of plastic materials forms a new
universality class of fragmentation.
[1] G. Timar, J. Blomer, F. Kun, and H. J. Herrmann,
Phys. Rev. Lett. 104, 095502 (2010).
- 2010/07/21 16:30 - @Seminar Room K202, Yukawa Institute
- Speaker
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大久保 潤 (所属:京都大学 大学院情報学研究科 )
- Title
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計数統計における非周期的・非断熱的幾何学的位相
- Outline
-
計数統計は,確率過程において,ある特定の遷移が生じた回数の統計性を計算す
るための枠組みである.互いに逆向きの遷移が生じた回数の差について統計を取
れば,その遷移での流れについて計算することが可能であり,非平衡系の研究の
ために有用な手法であると期待される.
近年,計数統計に関して多くの研究がなされているが,本講演では,系が外部か
ら時間依存の外場を受けている場合について扱う.これまでの研究により,周期
的な外場を受けている場合には,Berry位相やAharonov-Anandan位相といった幾
何学的位相の数理的枠組みを利用できることがわかっている.本講演では,この
幾何学的位相の枠組みを非周期的な場合へと拡張可能であることを示す.ま
た,2つの定常状態間で成立するHatano-Sasa関係式などに見られる「excess
quantity」との関連性についても議論したい.
Reference:
J.O. and T. Eggel, arXiv:1004.0075
- 2010/07/16 15:00 - @Seminar Room K206, Yukawa Institute
- Speaker
-
西山陽大 (所属:基礎物理学研究所)
- Title
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Entropy Production of Quantum Fields with Kadanoff-Baym approach
- Outline
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Recent phenomenological analysis in relativistic heavy ion collisions at RHIC in terms of ideal hydrodynamics suggests that local thermalization is achieved very rapidly in the dense gluonic system created by the collision. The thermalization time scale is much earlier than the time scale which has been expected from naive parton picture. The Boltzmann equation that describes dilute gas systems can not explain the early thermalization processes with usual binary collision and should not be applied for the dense gluonic system. It is necesarry to adopt nonequilibrium approach which can trace the formation processes of Quark-Gluon Plasma. Hence we try to apply the relativistic Kadanoff-Baym (KB) theory to
describe the time evolution of the gluonic matter produced in relativistic heavy ion collision. The merit of this approach is that it can incorporate the off-shell quantum processes of partons, such as particle number changing processes, memory effects, etc. These off-shell effects are usually ignored in the classical Boltzmann approach, and they might contribute to the early thermalization of gluons. In the presentation we first introduce the KB equation that describes nonequilibrium quantum evolution of fields. We introduce the kinetic entropy based on the relativistic KB equation and present the analytic proof of the H-theorem in scalar theories. Second we show the numerical results
that describe the entropy production and thermalization of quantum fields due to off-shell effects. Finally we apply our analysis to nonequilibrium gluonic matter. Based on the trial to prove the H-theorem for the gauge theory, we discuss nonequilibrium property of gluonic system, such as entropy production, isotropization, kinetic equilibrium,chemical equilibrium, by numerical simulations.
- 2010/07/12 16:30 - @Seminar Room K202, Yukawa Institute
- Speaker
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内海 裕洋 (所属:三重大学工学部物理工学科)
- Title
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2端子アハロノフ・ボーム干渉計における揺らぎの定理
- Outline
-
近年メゾスコピック量子輸送系において、揺らぎの定理の実験・理論の
研究がおこなわれている[1,2]。2端子の導体ではオンサガー・カシミヤの
定理より、線形コンダクタンスは磁場に関して対称である。一方、導体が
鏡像対称性を持たない場合、2次の非線形コンダクタンスには磁場に関して
反対称の成分があらわれ、その大きさはクーロン相互作用に比例する
(磁気カイラル効果)。揺らぎの定理はこの非線形コンダクタンスと電流ノイズ
の線形応答に比例関係があることを予言するが、これはアハロノフ・ボーム(AB)
干渉計を用いて検証されている[2]。しかし、磁場に関する対称成分については
係数が理論とあわず、原因は明らかになっていない。本公演ではAB干渉計における
揺らぎの定理を理論的に検討する。量子系においては電流のキュミュラント
生成関数はKeldysh形式の分配関数を求めることに帰着される(full-counting
statistics)。ここでは相互作用の効果を取り入れた簡単なモデルを考え、
鞍点近似(平均場近似)の範囲で揺らぎの定理が実際に成り立つことを
示す[3]。また電流ノイズの測定は、低周波数の1/fノイズの影響を受けやす
い。そのため実験ではLC共振回路を使って1/fノイズをフィルターしているが、
我々は最近、LC回路の影響を検討しているので、その結果も簡単に紹介したい。
[1] K. Saito, YU, PRB, 78, 115429 (2008)
[2] S. Nakamura, Y. Yamauchi, M. Hashisaka, K. Chida, K. Kobayashi, T. Ono,
R. Leturcq, K. Ensslin, K. Saito, YU, and A. C. Gossard, PRL 104, 080602 (2010).
[3] YU and K. Saito, PRB, 79, 235311 (2009).
- 2010/06/16 16:00 - @Seminar Room K202, Yukawa Institute
- Speaker
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今村卓史 (所属:東京大学先端科学技術研究センター)
- Title
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アンダーソン模型における2重占有率:多電子散乱状態によるアプローチ
- Outline
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有限バイアス下の量子ドット系における電気伝導が近年活発に研究されている。量子ドット内の電子相関の効果と有限バイアスという非平衡性が重要な役割を果たす。本講演では、数値シミュレーション[1,2]で報告された、量子ドットにおける2重占有確率の特異な振る舞いに焦点をあてる。
量子ドット系を記述する模型として、アンダーソン模型を考察する。まず我々は、[3]に基づきアンダーソン模型の多電子散乱状態[4]を厳密に構成する。通常の平面波に加えて、電子間相互作用に起因する多体の束縛状態が現れることを示す。次にそれを用いて、有限温度、有限バイアス下の量子ドットにおける2
重占有率を相互作用の1次の範囲で解析的に導出する。その結果、絶対零度において2重占有率は電位差に関して非単調に振る舞い、数値シミュレーションの結果[1,2]と整合していること示す。また、2重占有率の温度依存性についても議論する。
[1] S. Kirino, T. Fujii, J. Zhao and K. Ueda, JPSJ 77 (2008) 084704, [2] P.
Werner, T. Oka and A.J. Millis, PRB 79 (2009) 035320, [3] A. Nishino, T.
Imamura and N. Hatano, PRL 102 (2009) 146803, [4] T. Imamura, A. Nishino and
N. Hatano, PRB 80 (2009) 245323.
- 2010/06/09 14:00 - @Seminar Room K202, Yukawa Institute
- Speaker
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阪上雅昭 (所属:京都大学大学院人間・環境学研究科)
- Title
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魚群のダイナミクス:数値シミュレーションと動画解析
- Outline
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魚群のような生物集団を眺めたとき,群れの形の多様性そして外敵に対する反応の俊敏さに驚かされる.このような魚群のダイナミクスを議論するため、 Reynolds
による BOID や Vicsek あるいは Tu-Toner のモデル化のように,魚を自己推進力を有する粒子(SPP)としてとらえるものが提案されている.
これらのモデルでは各個体の速度,特に運動の向きの自由度をスピンと見なしている.このスピンが近傍の個体との強磁性的相互作用で向きをそろえることで群れを形成する.つまり生物集団を移動し構造をつくるスピン系としてモデル化している.このモデルで適当なパラメタを選択すれば群れが形成されることは数値シミュレーションにより示されている.さらにTu-Toner
たちは,モデルの連
続極限を考え,そこに音波に対応する波動モードが存在することを示している.
本講演では,魚の遊泳および魚群の基本的性質とモデルついて解説した後,まず数値シミュレーションで得られた魚群のサイズ分布などの性質と観測結果の比較検討する.次に水族館で撮影した魚群(イワシ)のハイスピード動画の解析結果について報告する.power
spectrum 等の画像解析を行うことで,通常の10倍の速度で泳ぐburst mode の存在が示された.また魚の屈曲が高速で伝搬するaggitation
mode という速い情報伝達機構の存在についても議論したい.
時間があれば,人間集団を含む他の動物集団についても言及したい.
- 2010/06/02 16:00 - @Seminar Room K202, Yukawa Institute
- Speaker
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David Rees (所属:理化学研究所)
- Title
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Transport Measurements of Electrons on the Surface of Liquid Helium at a Nano-fabricated Point Constriction
- Outline
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Electrons bound to the surface of liquid helium form an ideal classical 2D electron system. The unscreened Coulomb interaction between particles gives rise to strongly-correlated effects such as the transition to the Wigner solid at temperatures below 1 K. Here we present transport measurements of electrons on helium in a novel microchannel device. In the device, a point constriction between two electron reservoirs is formed by a nano-fabricated split-gate electrode. The surface electron current passing between the reservoirs may be suppressed as the split-gate voltage is swept negative, closing the constriction. Weak step-like decreases in the current are observed as the constriction is closed which may be due to ordering effects arising from the Coulomb repulsion between electrons. The detailed understanding of the characteristics of such a device is an important step in the development of mesoscopic experiments with surface electrons on liquid helium.
- 2010/05/19 16:00 - @Conference Room K206, Yukawa Institute
- Speaker
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川崎 猛史 (所属:京都大学大学院理学研究科)
- Title
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ブラウン動力学法による、3次元コロイド分散系のガラス転移と結晶化に関する研究
- Outline
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最近我々は、ブラウン動力学法による、WCAポテンシャルで(剛体球的な)相互作用する3次元コロイド分散系の計算機実験から、少なくとも本系で実現される過冷却液体において、その静的構造は、均一ではなく、六方最密充填(hcp)構造をもつ結晶的中距離ボンド配向秩序(MRCO)が存在していることを見出した。また、この秩序構造は、動的不均一性と関連があることを示唆する結果を得た。一方、過冷却液体から結晶化が起こる際においては、面心立方格子 (fcc)構造、もしくはrandom hexagonal close packing (rhcp)構造をもつ結晶核が、hcp構造のMRCOの中から選択的に発現することがわかった。このことは、従来の古典核生成理論等には組み入れられていない現象であり[1]、液体が結晶化する際の新たな知見になりうると我々は考えている。
[参考文献]
[1] S. Auer and D. Frenkel, Nature 409, 1020 (2001)
- [集中講義] 2010/05/10 13:30 - 2010/05/11 16:30 @Conference Room K206, Yukawa Institute
- Speaker
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清水 明 (所属: 東京大学大学院総合文化研究科)
- Title
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量子非平衡統計力学
- Outline
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2010年5月10日(月)
13:30-15:00 講義I
15:00-16:30 講義II
16:30-18:00 講義III
2010年5月11日(火)
10:30-12:00 講義IV
13:30-15:00 講義V
15:00-16:30 講義VI
要旨:
非平衡統計力学は、基礎物理としても、応用物理としても、極めて重要であり、活発に研究されている。
線形非平衡領域については、既に理論が確立している(いわゆる線形応答理論)ものの、現実には、多くの重要な事項が、あまり認識されていないのが実情である。
また、非線形非平衡領域については、平衡状態のまわりの外場に関する摂動展開で扱える領域での理論は、ほぼ確立されている。しかしながら、線形非平衡領域と同様に、多くの重要な事項が、あまり認識されていないのが実情である。
そこで、本講義の前半では、これらの領域について、見落とされがちな事項を講義する。
さらに、平衡状態のまわりの摂動展開で扱えない非線形非平衡領域では、普遍的で、物理として意味のあるような関係式は、ほとんど発見されていない。即ち、今までに発見されていたのは、(直接は実験できないような)形式的な関係式とか、特殊な系でのみ成立するような普遍性に乏しいものばかりであった。
ところが最近、普遍的で、直接実験にかかるような関係式が見いだされた。本講義の後半では、これについて解説する。
現在のところプランは以下のようである.
1. 非平衡統計力学
2. 線形非平衡領域
3. 非線形非平衡領域
3.1 平衡状態のまわりの外場に関する摂動展開
3.2 平衡状態のまわりの摂動展開で扱えない領域
4. 非平衡定常状態における普遍的関係式
4.1 非平衡定常状態の線形応答
4.2 非平衡定常状態の非線形応答
- 2010/04/26 16:00 - @Seminar Room K202, Yukawa Institute
- Speaker
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岩田真実 (所属:大阪大学大学院 理学研究科)
- Title
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動的事象の臨界揺らぎに関する理論
- Outline
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ガラス転移は、液体を冷却したときに、多数の粒子がお互いに邪魔をしあって全体として動けなくなってしまう転移である。このとき、緩和時間程度の間に粒子が動いた変位に着目すると、臨界的振る舞いが現れる。臨界的な振る舞いがあるということは、分類の視点から普遍的な構造を取り出すことができるかもしれない。そこで、私たちは、p体球スピン模型に対するモード結合方程式、ジャミング転移に関係するあるパーコレーション模型の分岐構造が、サドルノード分岐の仲間であることを明らかにしてきた[1,2]。さらに、この分岐点近傍の揺らぎの理論的な解析をすることで、臨界揺らぎの起源がマージナルサドルを通過する時間という秩序変数の揺らぎの発散にあることを明らかにし、具体的に臨界指数を計算した[3]。本セミナーでは、以上について、研究の動機、問題設定、アイデアの核心、および得られた結果について紹介したい。
[1] Mami Iwata and Shin-ichi Sasa, J. Phys. A: Math. Theor. 42, 075005(2009)
[2] Mami Iwata and Shin-ichi Sasa, J. Phys. A: Math. Theor. 42, 245001(2009)
[3] Mami Iwata and Shin-ichi Sasa, arXiv:1002.4239
- 2010/04/22 13:30 - 16:00 @Panasonic Auditorium, Yukawa Hall, YITP
- Speaker
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国広悌二 (所属:京都大学大学院理学研究科)
- Title
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RG derivation of relativistic fluiddynamic equations for a viscous fluid
- Outline
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After a brief introduction to the fundamental issues on the theory of relativistic
fluid dynamic equations for a viscous fluid, we present an attempt to derive relativistic
fluiddynamic equations in general local rest frames for a viscous fluid from the
underlying relativistic Boltzmann equation. Our method is based on the so called
renormalization-group method as a powerful reduction method of a dynamical system.
The local rest frames (LRF's) are specified by introducing a macroscopic frame
vector: The derived first-order equations include the Landau equation in the energy
frame as a special case, but the equation in the particle frame does not coincide
with the Eckart one which is known to have a pathological property that the thermal
equilibrium becomes unstable if the linear perturbation around the equilibrium is
described by this equation. We show that our equation has no such a pathological
property, and discuss the origin of the difference between the two equations in
the particle frame: The dissipative part of the energy-momentum tensor $\delta T^{\mu\nu}$
in the particle frame satisfies $\delta T^\mu_\mu = 0$ , in contrast to the Eckart
choice $u_\mu \delta T^{\mu\nu} u_\nu = 0$ adopted as a matching condition by Eckart
and the subsequent literature. We emphasize that the way how to impose the matching
condition is a fundamentl but has been an unsolved problem. This problem is solved
in a natural way by the introduction of the macroscopic frame vector in our method.
In the final part, we briefly present a derivation of the second-order (Israel-Stewart
type) dissipative relativistic fluiddynamic equations in a generic frame from the
relativistic Boltzmann equation. The relaxation terms in the energy and particle
frames are given. Our results show that the viscosities are frame-independent but
the relaxation times are generically frame-dependent. We confirm that the dissipative
part of the energy-momentum tensor in the particle frame satisfies $\delta T^\mu_\mu
= 0$ obtained for the first-order equation. We show that the new constraint $\delta
T^\mu_\mu = 0$ can be compatible with the phenomenological derivation of hydrodynamics
based on the second law of thermodynamics.
- 2010/04/14 16:00 - @Seminar Room K202, Yukawa Institute
- Speaker
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小林研介 (所属:京都大学 化学研究所)
- Title
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半導体メゾスコピック系における非平衡量子雑音
- Outline
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半導体メゾスコピック系の最大の特長は、量子力学的効果が本質的であるよう
なスケールにおいて制御性の高い実験が可能である点にある。実際、量子細線、
電子波干渉計、量子ドット等で発現する電子の電荷・スピン・コヒーレンス・
多体効果の織りなす多彩な量子現象は、物性物理の発展に大きな貢献を果たし
てきた。一方、量子現象を観測するための測定手法に目を向けてみると、これ
までの多くのメゾスコピック研究は、主に系の電気伝導度を測定することによ
って行われてきた。伝導度測定によって検出される情報は時間平均された電子
の静的な性質である。しかしながら、近年、伝導度測定では得られない非平衡
状態の動的な情報を得る手段として、非平衡量子雑音が大きな関心を集めるよ
うになってきた[1]。非平衡量子雑音は、メゾスコピック系の物理の中でも重
要なものとして、1990年代初頭から理論的な研究が盛んに行われてきたものの、
実験例はあまり多くない。しかし、例えば、量子雑音測定によって、分数量子
ホール状態における伝導担体が単位電荷eではなく分数電荷e/3を持つことを示
した実験が知られている[2]。この結果は分数電荷の存在に対して直接の証拠
を与えるものであり、分数量子ホール効果に対するノーベル賞(1998年)につ
ながった。このように、量子雑音測定は通常の伝導度測定では得られない知見
を与える点で非常にユニークな測定手法である。
我々は、量子雑音がメゾスコピック系における量子輸送現象の有用なプローブ
であることに注目し、その測定手法の開発をこの数年来行ってきた。その結果、
電子温度20 mKにおいて電流雑音スペクトルの分解能が10-29 A2/Hzという高
感度の測定系を開発することができた[3,4]。セミナーでは、メゾスコピック
系や量子雑音に関する研究の紹介を行った後、最近我々が行った、
量子系における「ゆらぎの定理」の検証に関わる研究[5]をご報告したい。
[1] Y. M. Blanter, and M. Buttiker, Phys. Rep. 336, 1 (2000).
[2] L. Saminadayar, et al. Phys. Rev. Lett. 79, 2526 (1997); R. de-Picciotto
et al., Nature 389, 162 (1997) [3] M. Hashisaka et al., Phys. Rev. B 78,
241303(R) (2008).
[4] M. Hashisaka et al., Rev. Sci. Inst. 80, 096105 (2009).
[5] S. Nakamura et al., Phys. Rev. Lett. 104, 080602 (2010).