一维经典三体热化模拟

一维系统（如纳米线或沿强磁场线运动的电子）具有独特的热化物理特性。点状粒子的二元碰撞通常是高维系统中达到热平衡的主导过程，但无法使一维系统热化。我们研究了稀薄经典一维气体如何通过三体碰撞进行热化。我们考虑了一个由具有成对排斥逆幂律势 $V_{ij} \propto 1/|x_i-x_j|^n$ 或成对 Lennard-Jones 势的全同经典点粒子组成的系统。利用蒙特卡洛方法，我们计算了一个碰撞核，并将其用于玻尔兹曼方程，以演化具有温度 $T$ 的受扰热态直至平衡。我们解释了碰撞核的形状及其对系统参数的依赖性。此外，我们实现了多体气体的分子动力学模拟，并展示了其在低密度极限下与玻尔兹曼演化的一致性。对于逆幂律势，热化速率与 $\rho^2 T^{\frac{1}{2}-\frac{1}{n}}$ 成正比，其中 $\rho$ 为数密度。相应的比例常数随 $n$ 的增加而减小。