密集颗粒材料中的轨迹纠缠

颗粒材料的粒子尺度动力学通常用自扩散系数$D$来表征。然而，该度量忽略了已知是密集系统中粒子轨迹重要特征的集体和拓扑信息。粒子时空轨迹纠缠的直接测量可通过拓扑辫熵$\Sbraid$获得，该量先前已用于量化流体系统中的混合效率。在此，我们研究了$\Sbraid$在表征接近静态堵塞点$\phi_J$的堆积密度下密集驱动颗粒材料动力学中的效用。根据在二维颗粒材料中测量的粒子轨迹，我们通常观察到$\Sbraid$是定义明确且广延的。然而，对于$\phi \gtrsim 0.79$的系统，我们发现$\Sbraid$（如同$D$）不是定义明确的，表明这些系统在实验时间尺度上不是遍历的。$\Sbraid$和$D$都随着堆积密度或围压的增加而减小，与施加的边界条件无关。相关的辫因子提供了一种识别多粒子现象（如集体重排）的方法。我们讨论了该度量在表征颗粒系统方面的可能用途。