具有强排斥势的碰撞粒子链中的热传导

一维台球，即等质量碰撞粒子链，是完全可积系统的著名例子。具有不同粒子的台球通常不可积，但仍然在热力学极限下表现出热传导系数的发散。传统台球模型假设粒子之间发生瞬时（零时间）碰撞。我们取消这一条件，考虑具有最近邻相互作用幂律势的强碰撞粒子链中的热输运。瞬时碰撞对应于相互作用势中幂次为无穷大的极限；对于有限幂次，相互作用需要非零时间。这一模型修改带来了深刻的物理后果——多重（特别是三重）粒子碰撞的概率变为非零。与等粒子可积台球相反，修改后的模型在系统尺寸较大时表现出热传导系数的饱和。此外，将散射事件等同于三重粒子碰撞，使得可以简单定义特征平均自由程并对热输运进行动力学描述。该方法允许预测 HCC 极限值的温度和密度依赖性。后一种依赖性相当反直觉——HCC 与链中的粒子密度成反比。这两个预测均通过直接数值模拟得到证实。