硬球随机密堆积处的一级相变
软凝聚态物质
2016-03-29 v2 无序系统与神经网络
摘要
将等尺寸球体随机装入容器中，始终会得到一个密度约为64%的静态构型。随机密堆积（RCP）的普遍存在，而非74%的最优晶体排列，引出了这一经验状态背后物理规律的问题。事实上，没有任何宏观量在观测到的堆积极限处表现出不连续性。这里我们表明，RCP可以解释为热力学奇点的一种表现，该奇点将其定义为有序和无序堆积相之间一级相变中的“凝固点”。尽管颗粒物质具有非热性质，但我们展示了该相变的热力学特征，即伴随着体积和熵的急剧不连续性。这发生在一个临界紧致度处，该紧致度是在颗粒物质中扮演温度角色的强度变量。我们的结果通过计算“熔化熵”的类似物，预测了形成堵塞晶体的实验条件。这种方法很有用，因为它将复杂系统中的非平衡问题映射到统计力学中更简单的既定框架上。
引用
@article{arxiv.1001.5287,
title = {A first-order phase transition at the random close packing of hard spheres},
author = {Yuliang Jin and Hernan A. Makse},
journal= {arXiv preprint arXiv:1001.5287},
year = {2016}
}
备注
33 pages, 10 figures