将自旋与速度耦合：哈密顿极化粒子的集体运动
统计力学
2017-10-03 v2
摘要
我们提出了一个保守的二维粒子模型，其中粒子携带连续且经典的自旋。模型包含不同粒子自旋之间的标准铁磁相互作用，以及受自驱动硬盘中观察到的耦合启发、同一粒子自旋与速度之间的非标准耦合。由于这种耦合，伽利略不变性被打破，与平移不变性相关的守恒线动量不与质心速度成正比。此外，动力学也不在仅对自旋进行全局旋转下保持不变。这原则上为集体运动留下了空间，从而提出了集体运动是否能在哈密顿系统中出现的问题。我们研究了此类系统的统计力学，并表明在全连接（或平均场）情况下，尽管有动量守恒，确实存在向集体运动的相变。有趣的是，在缺乏伽利略不变性时作为相关变量的质心速度，也会反馈到磁化性质上，因为它充当了平滑相变的外部磁场。有限尺寸系统的分子动力学模拟确实揭示了一个丰富的相图，包含从无序到均匀极化相的相变，以及更复杂的非均匀相，其局部有序被拓扑缺陷打断。
引用
@article{arxiv.1512.04884,
title = {Coupling spin to velocity: collective motion of Hamiltonian polar particles},
author = {Sigbjørn Løland Bore and Michael Schindler and Khanh-Dang Nguyen Thu Lam and Eric Bertin and Olivier Dauchot},
journal= {arXiv preprint arXiv:1512.04884},
year = {2017}
}