具有短程对齐与长程反对齐相互作用的欠阻尼活性物质中动力学图灵斑图形成的平均场方法
软凝聚态物质
2020-05-14 v1
摘要
许多活性物质系统，尤其是微观尺度上的系统，可很好地近似为过阻尼的，即任何惯性动量都被环境立即耗散。另一方面，特别是对于宏观活性物质系统，以及许多介观系统，惯性运动的时间尺度可能变得足够大从而影响动力学。这引发了一个问题：活性物质中的集体动力学及其所导致状态如何受惯性影响。因此，我们基于被动系统的平均场描述，提出了一种欠阻尼活性物质粗粒化连续模型。此外，我们将该模型应用于这样一种系统：其相互作用在短距离上支持对齐，在较长尺度上支持反对齐，正如在由取向相互作用导致图灵斑图形成的背景中所知。我们对欠阻尼与过阻尼动力学的数值计算均预测了一种结构化的车道态。然而，仅存在于欠阻尼模型中的活性诱导对流流在反对齐减弱时使该状态失稳，导致一种在过阻尼极限中不会出现的集体运动态。两态之间的湍流过渡区可由强密度涨落和全局有序的缺失来刻画。
引用
@article{arxiv.1912.07038,
title = {Mean field approach of dynamical pattern formation in underdamped active matter with short-ranged alignment and distant anti-alignment interactions},
author = {Dominic Arold and Michael Schmiedeberg},
journal= {arXiv preprint arXiv:1912.07038},
year = {2020}
}
备注
10 pages, 3 figures