简单活性液体的流体力学：速度关联的出现
统计力学
2022-03-15 v1 软凝聚态物质
摘要
我们推导了由 N 个活性、球形、欠阻尼粒子在保守力作用下相互作用系统的流体力学。在微观层面，我们用粒子位置、速度和取向的概率密度分布的 Kramers 方程表示其演化；而在介观层面，我们转向粗粒化描述，引入由该分布低阶矩给出的一组适当流体力学场。除通常的密度和极化场外，本文发展的流体力学还考虑了速度和动力学温度场，它们对理解活性液体行为的新方面至关重要。通过对流体力学矩方程施加合适的封闭并截断 Born-Bogolubov-Green-Kirkwood-Yvon 层级，我们得到一组封闭的介观平衡方程。在此阶段，我们将兴趣集中于流体力学场对其平均值的微小偏离，并应用线性流体力学涨落理论的方法。我们的处理阐明了各向同性活性液体及其涌现的动力学集体现象（如粒子速度的自发对齐）的特殊性质。我们预测在液相内存在纵模和横模的空间等时类 Ornstein-Zernike 速度关联。与活性固体不同，在活性液体中横速度涨落的相关长度明显短于纵涨落的长度。特别地，后者依赖于声速并随持续时间的增大而增大，而前者对这些参数的依赖较弱。最后，在同一框架下，我们推导了动力学结构因子……
引用
@article{arxiv.2105.13832,
title = {Hydrodynamics of simple active liquids: the emergence of velocity correlations},
author = {Umberto Marini Bettolo Marconi and Andrea Puglisi and Lorenzo Caprini},
journal= {arXiv preprint arXiv:2105.13832},
year = {2022}
}