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通道中两种尺寸圆盘的阻塞:由位阻效应驱动的分离

软凝聚态物质 2025-12-12 v2

摘要

将两种尺寸的圆盘限制在一个狭长的通道中。通道的轴线和所在平面均为水平。通道由活塞封闭,这些活塞在经过校准强度的随机扰动下并施加中等压力,将松散的圆盘构型冻结为阻塞的微观状态。圆盘尺寸和通道宽度设置使得在阻塞状态下没有圆盘保持松散,且所有圆盘都接触某一壁面。该协议允许圆盘在阻塞前相互移过,这促进了大圆盘和小圆盘序列的随机性。我们给出了阻塞宏观状态表征的精确结果,包括给定大小圆盘比例下的体积和熵,它们是取决于阻塞协议的能量参数的函数。我们的分析将阻塞微观状态的圆盘序列划分为重叠的瓦片,由此我们构建了 17 种具有统计相互作用的准粒子。阻塞宏观状态随后取决于小圆盘和大圆盘的比例,以及一个由对抗活塞的膨胀功测量值和随机扰动强度推导出的无量纲控制参数。我们引入了两个模型用于比较关键技术方面:一个模型强调对称性,另一个强调机械稳定性。我们区分了能量参数的不同区间,这些区间分别增强或抑制阻塞宏观状态中圆盘尺寸的混合。后一种情况如果可实现,则是纯粹由位阻效应驱动、无方向性偏置的颗粒分离的体现。

关键词

引用

@article{arxiv.2507.05420,
  title  = {Jammed disks of two sizes in a channel: segregation driven by steric forces},
  author = {Dan Liu and Michael Karbach and Gerhard Müller},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2507.05420},
  year   = {2025}
}

备注

19 pages, 13 figures, 8 tables