理想气体中示踪粒子的短时间动力学
统计力学
2020-09-04 v2 软凝聚态物质
摘要
浸入流体中的小标记粒子在长时间尺度上表现出布朗运动并发生扩散。与此同时，在短时间尺度上，标记粒子的动力学不能简单地由带高斯噪声的通常广义朗之万方程描述，因为标记粒子与流体粒子之间的碰撞次数相当少。在此时间尺度上，我们应显式考虑标记粒子与周围流体粒子之间的个别碰撞事件。本研究中，我们分析了理想气体中标记粒子的短时间动力学，其中流体粒子间不存在静态或流体力学关联。我们进行了事件驱动硬球模拟，并表明即便在这种理想化情形下，标记粒子的短时间动力学仍存在关联。即，当标记粒子相对较轻且流体密度相对较高时，速度自关联函数变为负值。这一结果可归因于碰撞事件之间的动力学关联。为探究引起该动力学关联的物理机制，我们分析了连续碰撞事件之间的关联。我们发现标记粒子可与同一理想气体粒子发生数次碰撞，此类碰撞导致了速度的强动力学关联。
引用
@article{arxiv.2003.13366,
title = {Short time dynamics of tracer in ideal gas},
author = {Fumiaki Nakai and Yuichi Masubuchi and Takashi Uneyama},
journal= {arXiv preprint arXiv:2003.13366},
year = {2020}
}
备注
23 pages, 11 figures, to appear in Phys. Rev. E