颗粒气体中的带电化导致受限分形生长
软凝聚态物质
2019-07-01 v3 统计力学
摘要
在静电力作用下介电颗粒聚集的经验观察是电学理论的起源。由小颗粒形成的团簇生长支撑了一系列现象，从星子形成的早期阶段到气溶胶。然而，库仑力对颗粒气体（代表上述物理过程的一种模型）中非平衡动力学和聚集过程的集体效应至今逃避了理论审视。在此，我们建立了交换电荷并在长程库仑力下相互作用的聚集颗粒气体的流体力学描述。我们解析推导了均匀且准单分散聚集的颗粒温度、电荷方差和数密度演化的控制方程。我们发现，一旦团簇形成，系统服从特征静电能与动能的无量纲比 近乎恒定的物理约束。这一关于带电团簇集体演化的约束由理论和详细的分子动力学模拟共同证实。单体和团簇在相互静电场中的非均匀聚集以分形方式进行。我们的理论框架可推广到更精确的电荷交换机制，后者是当前广泛实验的焦点。此外，它阐明了耗散气体中长程相互作用的集体作用，并可为颗粒系统的新颖设计原则提供指导。
引用
@article{arxiv.1812.06073,
title = {Electrification in granular gases leads to constrained fractal growth},
author = {Chamkor Singh and Marco G. Mazza},
journal= {arXiv preprint arXiv:1812.06073},
year = {2019}
}