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2016 Fiscal Year Annual Research Report

Non-Gaussian fluctuation and rheology in jammed matter

Research Project

Project/Area Number 16H04025
Research InstitutionKyoto University

Principal Investigator

早川 尚男  京都大学, 基礎物理学研究所, 教授 (90222223)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 川崎 猛史  名古屋大学, 理学研究科, 助教 (10760978)
大槻 道夫  島根大学, 総合理工学研究科, 講師 (30456751)
齊藤 国靖  東北大学, 原子分子材料科学高等研究機構, 助教 (10775753)
Project Period (FY) 2016-04-01 – 2020-03-31
Keywordsシアシックニング / レオロジー / ジャミング転移 / 非ガウスゆらぎ
Outline of Annual Research Achievements

本年度は研究代表者、研究分担者全員を集めた研究連絡会を3回、更に外国人を含めた40名弱の参加者のあった、研究課題名と同タイトルの基研研究会を開催し、本研究課題に関した研究を推進した。特筆すべきは研究分担者である齊藤国靖が第11回日本物理学会若手奨励賞の栄誉に浴した点である。
本年度は印刷中を含めメンバーの査読付きの出版論文は15(うち謝辞記載ありは9)、投稿中のプレプリントは4等であった。また国際会議で9つの招待講演(うち6は海外)等をこなし、更に直接課題には関係ないが代表者の教科書「非平衡統計力学」が再販されるようになった。
主な研究成果として、(1)シアシックニングにおける運動論による記述の進展、(2)ジャミング転移における粒子間摩擦力の効果の数値的検証、(3)非ガウスゆらぎの半古典論による量子効果の採り入れ、(4)高密度粉体剪断系での乱流の統計則、(5)振動剪断高密度粒子系の吸収相転移の数値的研究等である。
交付申請書との関係で研究成果を説明するとシアシックニングの理論に関しては稀薄サスペンションの論文は投稿中であり、有限密度系の理論もほぼ完成して論文作成中である。濃厚系での粒子間摩擦の効果については準備的な論文を一つ著した。また非ブラウニアンサスペンションの理論もほぼ完成しており、現在論文執筆中である。一方でトレーサー粒子に働く抵抗力の研究は止まっており、更に非ガウスノイズに駆動された多体系の統計力学理論に関して概ね完成した段階で論文執筆に至っていない状態である。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

概要に記した通り、研究グループメンバーの連絡は緊密に行われており、また順調に主としてレオロジー関係の論文や招待講演等のアウトプットは出ており、特に申し分のない進捗状況である。その一方で、非ガウスゆらぎの研究の進展はやや遅く、交付申請に書かれたトレーサー粒子に働く抵抗力の関する研究はストップしている。更に一年前の時点で予想されていなかったような大発見はなかったのがやや残念である。

Strategy for Future Research Activity

本年度と同様に代表者、分担者が一同に会した連絡会を年3回程度開催し、研究連絡を行うと同時にメンバー間の共同研究を推進する。それと同時に1年に1回程度オープンな研究会を開催して、研究成果を世に問う予定である。
具体的な研究課題については上記研究連絡会や研究会等でメンバーが集まって議論しながら進めていく予定である。差し当たってはシアシックニング理論の完成、濃厚サスペンションのレオロジー理論の完成、ジャミング転移とパーコレーションの関係や摩擦力の効果を明らかにすること、吸収相転移の理論の完成等、非ガウスノイズに駆動された多体系の理論の完成を目指していく。

  • Research Products

    (59 results)

All 2017 2016 Other

All Int'l Joint Research (6 results) Journal Article (15 results) (of which Int'l Joint Research: 5 results,  Peer Reviewed: 15 results,  Open Access: 15 results,  Acknowledgement Compliant: 7 results) Presentation (36 results) (of which Int'l Joint Research: 20 results,  Invited: 12 results) Remarks (1 results) Funded Workshop (1 results)

  • [Int'l Joint Research] CNRS/P7, Universite Paris Dideroto(France)

    • Country Name
      France
    • Counterpart Institution
      CNRS/P7, Universite Paris Dideroto
  • [Int'l Joint Research] CNRS, Montpellier, France(France)

    • Country Name
      France
    • Counterpart Institution
      CNRS, Montpellier, France
  • [Int'l Joint Research] Queens Mary University/Imperial College, London(United Kingdom)

    • Country Name
      United Kingdom
    • Counterpart Institution
      Queens Mary University/Imperial College, London
  • [Int'l Joint Research] Southern Illinois University(米国)

    • Country Name
      U.S.A.
    • Counterpart Institution
      Southern Illinois University
  • [Int'l Joint Research] University of Twente(オランダ)

    • Country Name
      NETHERLANDS
    • Counterpart Institution
      University of Twente
  • [Int'l Joint Research]

    • # of Other Countries
      3
  • [Journal Article] Excitation of vibrational soft modes in disordered systems using active oscillation2017

    • Author(s)
      Elsen Tjhung and Takeshi Kawasaki
    • Journal Title

      Soft Matter

      Volume: 13 Pages: 111-118

    • DOI

      10.1039/C6SM00788K

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Drag Law of Two-Dimensional Granular Fluids2017

    • Author(s)
      Satoshi Takada and Hisao Hayakawa
    • Journal Title

      Journal of Engineering Mechanics

      Volume: 143 Pages: C4016004/1-6

    • DOI

      http://ascelibrary.org/doi/abs/10.1061/(ASCE)EM.1943-7889.0001054

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Non-Gaussianity in a quasiclassical electronic circuit2017

    • Author(s)
      Takafumi Suzuki and Hisao Hayakawa
    • Journal Title

      Physical Review B

      Volume: 印刷中 Pages: 印刷中

    • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Kinetic theory of discontinuous shear thickening2017

    • Author(s)
      Hisao Hayakawa and Satoshi Takada
    • Journal Title

      Proceedings of Powders and Grains 2017

      Volume: 印刷中 Pages: 印刷中

    • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] A microscopic theory for discontinuous shear thickening of frictional granular materials2017

    • Author(s)
      Kuniyasu Saitoh and Hisao Hayakawa
    • Journal Title

      Proceedings of Powders and Grains 2017

      Volume: 印刷中 Pages: 印刷中

    • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Elastic moduli and vibrational modes in jammed particulate packings2016

    • Author(s)
      Hideyuki Mizuno, Kuniyasu Saitoh, and Leonardo E. Silbert,10.1039/C6SM00788K
    • Journal Title

      Physical Review E

      Volume: 93 Pages: 062905/1-21

    • DOI

      10.1103/PhysRevE.93.062905

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Active cage model of glassy dynamics2016

    • Author(s)
      Etienne Fodor, Hisao Hayakawa, Paolo Visco, and Frederic van Wijland,
    • Journal Title

      Physical Review E

      Volume: 94 Pages: 012610/1-8

    • DOI

      10.1103/PhysRevE.94.012610

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Kinetic theory for dilute cohesive granular gases with a square well potential2016

    • Author(s)
      Satoshi Takada, Kuniyasu Saitoh and Hisao Hayakawa
    • Journal Title

      Physical Review E

      Volume: 94 Pages: 012906/1-20

    • DOI

      10.1103/PhysRevE.94.012906

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Efficiency at maximum power output for an engine with a passive piston2016

    • Author(s)
      Tomohiko G. Sano and Hisao Hayakawa
    • Journal Title

      Progress of Theoretical and Experimental Physics

      Volume: 2016 Pages: 083A03/1-24

    • DOI

      DOI: 10.1093/ptep/ptw103

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Macroscopic yielding in jammed solids is accompanied by a non-equilibrium first-order transition in particle trajectories2016

    • Author(s)
      Takeshi Kawasaki and Ludovic Berthier
    • Journal Title

      Physical Review E

      Volume: 94 Pages: 022615/1-6

    • DOI

      10.1103/PhysRevE.94.022615

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Enstrophy cascades in two-dimensional dense granular flows2016

    • Author(s)
      Kuniyasu Saitoh and Hideyuki Mizuno
    • Journal Title

      Physical Review E

      Volume: 94 Pages: 022908/1-11

    • DOI

      10.1103/PhysRevE.94.022908

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Calculation of displacement correlation tensor indicating vortical cooperative motion in two-dimensional colloidal liquids2016

    • Author(s)
      Ooshida Takeshi (大信田 丈志), Susumu Goto (後藤 晋), Takeshi Matsumoto (松本 剛), and Michio Otsuki (大槻 道夫)
    • Journal Title

      Physical Review E

      Volume: 94 Pages: 022125/1-16

    • DOI

      10.1103/PhysRevE.94.022125

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Granular rotor as a probe for a nonequilibrium bath2016

    • Author(s)
      Tomohiko G. Sano, Kiyoshi Kanazawa, and Hisao Hayakawa
    • Journal Title

      Physical Review E

      Volume: 94 Pages: 032910/1-13

    • DOI

      10.1103/PhysRevE.94.032910

    • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Cluster Glass Transition of Ultrasoft-Potential Fluids at High Density2016

    • Author(s)
      Ryoji Miyazaki, Takeshi Kawasaki, and Kunimasa Miyazaki,
    • Journal Title

      Physical Review Letters

      Volume: 117 Pages: 165701/1-5

    • DOI

      10.1103/PhysRevLett.117.165701

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Unveiling Dimensionality Dependence of Glassy Dynamics: 2D Infinite Fluctuation Eclipses Inherent Structural Relaxation2016

    • Author(s)
      Hayato Shiba, Yasunori Yamada, Takeshi Kawasaki, and Kang Kim
    • Journal Title

      Physical Review Letters

      Volume: 117 Pages: 245701/1-6

    • DOI

      10.1103/PhysRevLett.117.245701

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] Kinetic theory of shear thickening2017

    • Author(s)
      Hisao Hayakawa
    • Organizer
      International Workshop on Glasses and Related Nonequilibrium Systems
    • Place of Presentation
      大阪
    • Year and Date
      2017-03-21 – 2017-03-23
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Shear modulus of granular materials : effect of avalanches and friction2017

    • Author(s)
      Michio Otsuki
    • Organizer
      International Workshop on Glasses and Related Nonequilibrium Systems
    • Place of Presentation
      大阪
    • Year and Date
      2017-03-21 – 2017-03-23
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 粉体の巨視的挙動の非平衡統計物理学的アプローチによる解明2017

    • Author(s)
      齊藤国靖
    • Organizer
      日本物理学会第73回年会
    • Place of Presentation
      大阪大学
    • Year and Date
      2017-03-17 – 2017-03-20
    • Invited
  • [Presentation] 摩擦のある粉体の不連続シェアシックニングと履歴依存性の微視的理論2017

    • Author(s)
      齊藤国靖、早川尚男
    • Organizer
      日本物理学会第73回年会
    • Place of Presentation
      大阪大学
    • Year and Date
      2017-03-17 – 2017-03-20
  • [Presentation] 摩擦のある粉体粒子系における剛性率:なだれの影響2017

    • Author(s)
      大槻道夫、早川尚男
    • Organizer
      日本物理学会第73回年会
    • Place of Presentation
      大阪大学
    • Year and Date
      2017-03-17 – 2017-03-20
  • [Presentation] 引力を持つ希薄粉体ガスのレオロジーに関する理論2017

    • Author(s)
      髙田智史、早川尚男
    • Organizer
      日本物理学会第73回年会
    • Place of Presentation
      大阪大学
    • Year and Date
      2017-03-17 – 2017-03-20
  • [Presentation] 非ブラウン的サスペンションのレオロジーの非平衡理論2017

    • Author(s)
      鈴木功至郎、早川尚男
    • Organizer
      日本物理学会第73回年会
    • Place of Presentation
      大阪大学
    • Year and Date
      2017-03-17 – 2017-03-20
  • [Presentation] 稀薄気体での不連続シアシックニングの運動論2017

    • Author(s)
      早川尚男、高田智史
    • Organizer
      日本物理学会第73回年会
    • Place of Presentation
      大阪大学
    • Year and Date
      2017-03-17 – 2017-03-20
  • [Presentation] Kinetic theory of shear thickening: the transition from discontinuous to continuous2017

    • Author(s)
      早川尚男
    • Organizer
      ジャムドマターの非ガウスゆらぎとレオロジー
    • Place of Presentation
      京大基礎物理学研究所
    • Year and Date
      2017-03-09 – 2017-03-11
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Turbulence and a microscopic theory of dense granular flows2017

    • Author(s)
      齊藤 国靖
    • Organizer
      ジャムドマターの非ガウスゆらぎとレオロジー
    • Place of Presentation
      京大基礎物理学研究所
    • Year and Date
      2017-03-09 – 2017-03-11
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Shear modulus of jammed matter : effect of avalanches and friction2017

    • Author(s)
      大槻 道夫
    • Organizer
      ジャムドマターの非ガウスゆらぎとレオロジー
    • Place of Presentation
      京大基礎物理学研究所
    • Year and Date
      2017-03-09 – 2017-03-11
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Absorbing phase transition on particle trajectories in oscillatory sheared systems near jamming2017

    • Author(s)
      川崎 猛史
    • Organizer
      ジャムドマターの非ガウスゆらぎとレオロジー
    • Place of Presentation
      京大基礎物理学研究所
    • Year and Date
      2017-03-09 – 2017-03-11
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Inverse estimation of environmental properties by using a non-Gaussian probe2017

    • Author(s)
      Hisao Hayakawa
    • Organizer
      Inverse problems and medical imaging
    • Place of Presentation
      東京大学数理研究科
    • Year and Date
      2017-02-13 – 2017-02-17
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] 周期剪断を与えた高密度分散系の粒子軌道に関する可 逆・不可逆非平衡相転移2017

    • Author(s)
      川﨑 猛史
    • Organizer
      特別講演会 「粒子系の構造形成と不均一変形のダイナミクス」
    • Place of Presentation
      金沢大学
    • Year and Date
      2017-01-23 – 2017-01-23
    • Invited
  • [Presentation] Granular turbulence2017

    • Author(s)
      Kuniyasu Saitoh
    • Organizer
      A3 Workshop on Soft Matter 2017
    • Place of Presentation
      TOKYO ELECTRON House of Creativity, Tohoku University, Sendai
    • Year and Date
      2017-01-18 – 2017-01-20
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Macroscopic yielding in jammed solids is accompanied by a nonequilibrium first-order transition in particle trajectories2016

    • Author(s)
      Takeshi Kawasaki
    • Organizer
      Nara Workshop on Nonlinear Dynamics 2016 Dec. under HAS-JSPS Joint Research Project
    • Place of Presentation
      奈良女子大学
    • Year and Date
      2016-12-07 – 2016-12-08
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Kinetic theory of shear thickening2016

    • Author(s)
      早川尚男、高田智史
    • Organizer
      第22回交通流と自己駆動粒子系のシンポジウム
    • Place of Presentation
      京都大学
    • Year and Date
      2016-12-01 – 2016-12-02
  • [Presentation] 引力を持つ希薄粉体ガスのレオロジーの理論2016

    • Author(s)
      高田智史、早川尚男
    • Organizer
      第22回交通流と自己駆動粒子系のシンポジウム
    • Place of Presentation
      京都大学
    • Year and Date
      2016-12-01 – 2016-12-02
  • [Presentation] 周期振動下高密度分散系の粒子軌道に関する可 逆・不可逆不連続転移2016

    • Author(s)
      川﨑 猛史
    • Organizer
      第 30 回分子シミュレーション討論会
    • Place of Presentation
      大阪大学
    • Year and Date
      2016-11-30 – 2016-12-02
  • [Presentation] シアシックニングの運動論2016

    • Author(s)
      早川尚男、高田智史
    • Organizer
      鳥取非線形研究会
    • Place of Presentation
      鳥取大学
    • Year and Date
      2016-11-15 – 2016-11-16
  • [Presentation] 周期剪断下高密度分散系の粒子軌道に関する可逆・不可逆不連続転移2016

    • Author(s)
      川﨑 猛史
    • Organizer
      第6回ソフトマター研究会
    • Place of Presentation
      北海道大学(札幌)
    • Year and Date
      2016-10-24 – 2016-10-26
  • [Presentation] Avalanches in Jammed Granular Materials2016

    • Author(s)
      Hisao Hayakawa
    • Organizer
      Materials Science & Technology 2016
    • Place of Presentation
      Salt Lake City, USA
    • Year and Date
      2016-10-23 – 2016-10-27
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] A Master Equation for Force Distributions in Dense Granular Materials2016

    • Author(s)
      Kuniyasu Saitoh
    • Organizer
      Materials Science & Technology 2016
    • Place of Presentation
      Salt Lake City, USA
    • Year and Date
      2016-10-23 – 2016-10-27
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] 引力を持つ稀薄粉体ガスの.シアシックニングに関する理論2016

    • Author(s)
      髙田智史、早川尚男
    • Organizer
      日本物理学会2016年秋季大会
    • Place of Presentation
      金沢大学
    • Year and Date
      2016-09-13 – 2016-09-16
  • [Presentation] 周期剪断下における高密度分散粒子系の.可逆・不可逆不連続転移2016

    • Author(s)
      川崎猛史, Ludovic Berthier
    • Organizer
      日本物理学会2016年秋季大会
    • Place of Presentation
      金沢大学
    • Year and Date
      2016-09-13 – 2016-09-16
  • [Presentation] 単純せん断変形下で降伏する高密度な粉体の乱流構造2016

    • Author(s)
      齊藤国靖、水野英如
    • Organizer
      日本物理学会2016年秋季大会
    • Place of Presentation
      金沢大学
    • Year and Date
      2016-09-13 – 2016-09-16
  • [Presentation] 摩擦粒子の剛性率の連続・不連続転移2016

    • Author(s)
      大槻道夫、早川尚男
    • Organizer
      日本物理学会2016年秋季大会
    • Place of Presentation
      金沢大学
    • Year and Date
      2016-09-13 – 2016-09-16
  • [Presentation] Physics of non-Gaussian noise and its. applications2016

    • Author(s)
      Hisao Hayakawa
    • Organizer
      29th Marian Smoluchowski Symposium
    • Place of Presentation
      Zakopane, Poland
    • Year and Date
      2016-09-12 – 2016-09-16
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Nonlinear shear modulus of granular materials: effect of friction2016

    • Author(s)
      Michio Otsuki
    • Organizer
      Packing: across length scale 2016
    • Place of Presentation
      Shanghai, China
    • Year and Date
      2016-08-29 – 2016-09-01
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Shear modulus of jammed frictional grains2016

    • Author(s)
      Michio Otsuki
    • Organizer
      The XVIIth International Congress on Rheology (ICR2016)
    • Place of Presentation
      京都
    • Year and Date
      2016-08-08 – 2016-08-13
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Granular turbulence2016

    • Author(s)
      Kuniyasu Saitoh
    • Organizer
      International Conference Patterns and Waves 2016
    • Place of Presentation
      北海道大学(札幌)
    • Year and Date
      2016-08-01 – 2016-08-05
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Statistical mechanical approach to rheology of dense sheared granular flow: shear thickening and divergence of viscosity2016

    • Author(s)
      Hisao Hayakawa
    • Organizer
      Statphys 26
    • Place of Presentation
      Lyon, France
    • Year and Date
      2016-07-18 – 2016-07-22
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Kinetic theory of shear thickening2016

    • Author(s)
      Hisao Hayakawa
    • Organizer
      International workshop on jamming and granular matter
    • Place of Presentation
      Queens Mary University of London,UK
    • Year and Date
      2016-07-13 – 2016-07-15
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] A stochastic approach to mechanics of jammed granular materials2016

    • Author(s)
      Kuniyasu Saitoh
    • Organizer
      International workshop on jamming and granular matter
    • Place of Presentation
      Queens Mary University of London,UK
    • Year and Date
      2016-07-13 – 2016-07-15
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Anomalous energy cascades in dense granular materials yielding under shear2016

    • Author(s)
      Kuniyasu Saitoh
    • Organizer
      The Euromach colloquium 580 - Strongly nonlinear dynamics and acoustics of granular metamaterials
    • Place of Presentation
      Montbonnot, France
    • Year and Date
      2016-07-11 – 2016-07-13
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Non-Gaussian noise and its applications2016

    • Author(s)
      Hisao Hayakawa
    • Organizer
      Nonlinear Dynamics of Many Body Systems
    • Place of Presentation
      SUNY at Buffalo, NY, USA
    • Year and Date
      2016-04-01 – 2016-04-03
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Remarks] 研究課題 ジャムドマターの非ガウスゆらぎとレオロジー

    • URL

      https://sites.google.com/site/kakenhi2016b/

  • [Funded Workshop] ジャムドマターの非ガウスゆらぎとレオロジー2017

    • Place of Presentation
      京都大学基礎物理学研究所
    • Year and Date
      2017-03-09 – 2017-03-11

URL: 

Published: 2018-01-16   Modified: 2022-02-01  

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