运动诱导的热液体与冷气体共存
软凝聚态物质
2024-04-19 v2 统计力学
计算物理
摘要
若两相同时存在，例如气体与液体，它们具有相同的温度。这一平衡物理的基本定律已知甚至适用于许多非平衡系统。然而，近来人们高度关注如下发现：惯性自驱动粒子（如等离子体中的 Janus 胶体或微型飞行器）能够自组织成与较冷液体状相共存的类热气体状相。在此，我们表明，当加入一般的（过阻尼）自驱动粒子时，共存相间的动力学温度差甚至可在平衡系统中出现。具体而言，我们考虑过阻尼活性与惯性被动布朗粒子的混合物，并表明当它们相分离为稠密相与稀薄相时，两相具有不同的动力学温度。令人惊讶的是，我们发现稠密相（液体）不仅可能比稀薄相（气体）更冷，也可能更热。该效应取决于相关运动，其中活性粒子主要在稠密相内集体推动并加热被动粒子。我们的结果回答了非平衡气体能否比共存液体更冷这一基本问题，并为物质配备具有不同动力学温度的自组织域提供了途径。
引用
@article{arxiv.2311.15638,
title = {Motility-induced coexistence of a hot liquid and a cold gas},
author = {Lukas Hecht and Iris Dong and Benno Liebchen},
journal= {arXiv preprint arXiv:2311.15638},
year = {2024}
}