• Search Research Projects
  • Search Researchers
  • How to Use
  1. Back to project page

2023 Fiscal Year Annual Research Report

Theoretical study on nonequilibrium phenomena in driven-dissipative systems

Research Project

Project/Area Number 21H01006
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) 高田 智史  東京農工大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (00843757)
齊藤 国靖  京都産業大学, 理学部, 准教授 (10775753)
大槻 道夫  大阪大学, 大学院基礎工学研究科, 准教授 (30456751)
Project Period (FY) 2021-04-01 – 2024-03-31
Keywords駆動散逸系 / 粉体 / 非対称単純排他過程 / レオロジー / ジャミング / Mpemba効果 / 摩擦
Outline of Annual Research Achievements

本年度は3年計画の最終年度ということで多くの学術論文の出版(11篇)があり、2回の研究会を主催し、指導学生2人が述べ3つの学生優秀発表賞を受賞した。更に本科研費で雇用していたPDが第一著者の論文がPRLのEditors' Suggestionに選ばれ、Physics World等のメディアで紹介されて大いに注目された。因みに彼は、本研究の成果が評価されてインドでパーマネントポストを得た。また昨年度1月から本科研費で雇用していたPDも無事に次の職を見つけて、年度内の研究成果を論文としてまとめている段階である。研究代表者と分担者は8回の国際会議招待講演(うち海外3)を行う等、本科研費の成果は一定の注目を集めている。また本科研費での研究成果に直結する結果を早川、高田の二人が著書としてまとめて共立出版から出版する予定である(脱稿済)。
出版論文から研究成果の概略を説明すると、最も注目を集めたのはPRL出版論文に代表される異常緩和現象の一つとして注目されているMpemba効果の研究である。我々は開放量子系で、系の温度を定義し、それがMpemba効果を示す事を示した。我々は、この研究に関するプレプリントも発表している。次に周期駆動系に生じる幾何学的位相を利用した熱機関を使うと悪魔のように自動的に仕事を取り出せる事を示した論文も注目に値する。また、濃厚懸濁液に対するインパクトや剪断に対する応答、慣性懸濁液の2種混合系のレオロジーに関する理論、厳密に解けるランアンドタンブル模型の解析によるクラスター形成の理論、粉体中の音波伝播の解析、2次元弾性体でのストレス伝播の解析、溝を使った摩擦の制御等に成果を出した。

Research Progress Status

令和5年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和5年度が最終年度であるため、記入しない。

  • Research Products

    (76 results)

All 2024 2023 Other

All Int'l Joint Research (5 results) Journal Article (13 results) (of which Int'l Joint Research: 6 results,  Peer Reviewed: 11 results,  Open Access: 11 results) Presentation (55 results) (of which Int'l Joint Research: 23 results,  Invited: 9 results) Remarks (1 results) Funded Workshop (2 results)

  • [Int'l Joint Research] Ramakrishna Mission Vidyamandira(インド)

    • Country Name
      INDIA
    • Counterpart Institution
      Ramakrishna Mission Vidyamandira
  • [Int'l Joint Research] University of Extremadura(スペイン)

    • Country Name
      SPAIN
    • Counterpart Institution
      University of Extremadura
  • [Int'l Joint Research] University of Paris, Cite(フランス)

    • Country Name
      FRANCE
    • Counterpart Institution
      University of Paris, Cite
  • [Int'l Joint Research] Case Western Reserve University(米国)

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

    • Country Name
      NETHERLANDS
    • Counterpart Institution
      University of Twente
  • [Journal Article] Control of Static Friction by Designing Grooves on Friction Surface2024

    • Author(s)
      Wataru Iwashita, Hiroshi Matsukawa, and Michio Otsuki,
    • Journal Title

      Tribology Letters

      Volume: 72 Pages: 25/1-14

    • DOI

      10.1007/s11249-023-01822-4

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Revisiting Stress Propagation in a Two-Dimensional Elastic Circular Disk Under Diametric Loading2024

    • Author(s)
      Yosuke Sato, Haruto Ishikawa, and Satoshi Takada
    • Journal Title

      Journal of Elasticity

      Volume: (2024) Pages: 1-21

    • DOI

      10.1007/s10659-023-10047-4

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Rheology of a dilute binary mixture of inertial suspension under simple shear flow2023

    • Author(s)
      Satoshi Takada, Hisao Hayakawa, Vicente Garzo
    • Journal Title

      Progress of Theoretical and Experimental Physics

      Volume: 2023 Pages: 113J01/1-36

    • DOI

      10.1093/ptep/ptad126

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Scaling relationships between viscosity and diffusivity in shear-thickening suspensions2023

    • Author(s)
      Abhinendra Singh and Kuniyasu Saitoh
    • Journal Title

      Soft Matter

      Volume: 19 Pages: 6631-6640

    • DOI

      10.1039/D3SM00510K

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Quantum Mpemba Effect in a Quantum Dot with Reservoirs2023

    • Author(s)
      Amit Kumar Chatterjee, Satoshi Takada, and Hisao Hayakawa
    • Journal Title

      Physical Review Letters

      Volume: 131 Pages: 080402/1-6

    • DOI

      10.1103/PhysRevLett.131.080402

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Effective viscosity and elasticity in dense suspensions under impact: Toward a modeling of walking on suspensions2023

    • Author(s)
      Pradipto and Hisao Hayakawa
    • Journal Title

      Physical Review E

      Volume: 108 Pages: 024604/1-13

    • DOI

      10.1103/PhysRevE.108.024604

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Demon driven by geometric phase2023

    • Author(s)
      Ryosuke Yoshii and Hisao Hayakawa
    • Journal Title

      Physical Review Research

      Volume: 5 Pages: 033014/1-15

    • DOI

      10.1103/PhysRevResearch.5.033014

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] A framework for crossover of scaling law as a self-similar solution: dynamical impact of viscoelastic board2023

    • Author(s)
      Hirokazu Maruoka
    • Journal Title

      The European Physical Journal E

      Volume: 46 Pages: 35/1-10

    • DOI

      10.1140/epje/s10189-023-00292-9

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Counterflow-induced clustering: Exact results2023

    • Author(s)
      Amit Kumar Chatterjee and Hisao Hayakawa
    • Journal Title

      Physical Review E

      Volume: 107 Pages: 054905/1-18

    • DOI

      10.1103/PhysRevE.107.054905

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Theory of rigidity and numerical analysis of density of states of two-dimensional amorphous solids with dispersed frictional grains in the linear response regime2023

    • Author(s)
      Daisuke Ishima, Kuniyasu Saitoh, Michio Otsuki, and Hisao Hayakawa
    • Journal Title

      Physical Review E

      Volume: 107 Pages: 054902/1-22

    • DOI

      10.1103/PhysRevE.107.054902

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Sound characteristics of disordered granular disks: effects of contact damping2023

    • Author(s)
      Kuniyasu Saitoh, Kianoosh Taghizadeh, and Stefan Luding
    • Journal Title

      Frontiers in Physics

      Volume: 11 Pages: 1192270./1-10

    • DOI

      10.3389/fphy.2023.1192270

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] 粒子の界面を介して働く力のネットワークと非局所性2023

    • Author(s)
      齊藤国靖
    • Journal Title

      表面と真空

      Volume: 66 Pages: 170-175

    • DOI

      10.1380/vss.66.170

  • [Journal Article] 粉体のマクロな物性に果たす粘性力の役割2023

    • Author(s)
      齊藤国靖
    • Journal Title

      アンサンブル

      Volume: 25 Pages: 125-130

  • [Presentation] "Physics of impact-induced hardening in colloids"2024

    • Author(s)
      Hisao Hayakawa
    • Organizer
      IUTAM Symposium on Rapid granular flows and turbulent particle suspensions, IIT Bombay, Mumbai, India
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] "Revisiting the kinetic theory for moderately dense granular flows"2024

    • Author(s)
      Satoshi Takada
    • Organizer
      IUTAM Symposium on Rapid granular flows and turbulent particle suspensions, IIT Bombay, Mumbai, India
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] "連続体力学<->粉体力学"2024

    • Author(s)
      大槻道夫
    • Organizer
      非平衡系の物理 (京都大学)
  • [Presentation] "Floating modelを用いたミリオーダー・マイクロオーダー粒子懸濁液への衝撃誘因硬化応答の解析"2024

    • Author(s)
      丸岡敬和,Pradipto,早川尚男
    • Organizer
      日本物理学会2024年春季大会
  • [Presentation] 日本物理学会2024年春季大会2024

    • Author(s)
      水野英如,原雄介,池田昌司,齊藤国靖
    • Organizer
      "ジャミング点近傍の粘弾性と音波散乱"
  • [Presentation] "円盤ブラウン粒子系における変位相関のラグランジュ的MCTによる解析的計算"2024

    • Author(s)
      大信田丈志,大槻道夫,後藤晋,松本剛
    • Organizer
      日本物理学会2024年春季大会
  • [Presentation] "平行平板間の外力駆動粉体流における臨界スケーリング:引力の影響"2024

    • Author(s)
      吉井究,大槻道夫
    • Organizer
      日本物理学会2024年春季大会
  • [Presentation] "平板間の充填率が変動する二次元粉体流れの解析"2024

    • Author(s)
      林健太,大槻道夫
    • Organizer
      日本物理学会2024年春季大会
  • [Presentation] "粉体層内を動く物体に働く抵抗則"2024

    • Author(s)
      谷岡寛也,大槻道夫
    • Organizer
      日本物理学会2024年春季大会
  • [Presentation] "剪断下における粉体ガスの緩和ダイナミックスと定常ダイナミックス"2024

    • Author(s)
      飯塚俊介,○髙田智史,早川尚男
    • Organizer
      日本物理学会2024年春季大会
  • [Presentation] "Kelvin-Voigt粘弾性体のヒステリシス摩擦の有限要素解析"2024

    • Author(s)
      岩下航,大槻道夫
    • Organizer
      日本物理学会2024年春季大会
  • [Presentation] "アクティブネマティックスの安定性に関する理論的および数値的研究"2024

    • Author(s)
      細野翔大,齊藤国靖
    • Organizer
      日本物理学会2024年春季大会
  • [Presentation] "量子熱機関における例外点の影響"2024

    • Author(s)
      吉井涼輔,早川尚男
    • Organizer
      日本物理学会2024年春季大会
  • [Presentation] "ポイントギャップ系におけるリンドブラッド方程式によるトポロジカルもつれスペクトルのクエンチダイナクスの理論的研究"2024

    • Author(s)
      バジョナペニャパブロ,花井亮,森貴司,早川尚男
    • Organizer
      日本物理学会2024年春季大会
  • [Presentation] "多重量子Mpemba効果の理論:例外点の効果と振動"2024

    • Author(s)
      Amit Kumar Chatterjee,高田智史,○早川尚男
    • Organizer
      日本物理学会2024年春季大会
  • [Presentation] "濡れた粉体で構成された円柱の自重での崩壊条件"2024

    • Author(s)
      井上隆介,大槻道夫
    • Organizer
      日本機械学会関西学生会 2023年度学生員卒業研究発表講演会
  • [Presentation] "せん断粉体中の凝集体の崩壊"2024

    • Author(s)
      田中健太朗,大槻道夫
    • Organizer
      日本機械学会関西学生会 2023年度学生員卒業研究発表講演会
  • [Presentation] "粉体を封入した円筒の斜面上における静止条件"2024

    • Author(s)
      寺井歳三,大槻道夫,和田浩史,小野瑞生
    • Organizer
      日本機械学会関西学生会 2023年度学生員卒業研究発表講演会
  • [Presentation] "対向集中荷重を受ける2次元弾性中空円板内の応力波の解析"2024

    • Author(s)
      岡村謙,佐藤瑶介,髙田智史
    • Organizer
      日本機械学会関東学生会 第63回学生員卒業研究発表講演会
  • [Presentation] "離散要素法を用いたジャミンググリッパの把持機構の解明"2024

    • Author(s)
      外田慎太郎,髙田智史
    • Organizer
      日本機械学会関東学生会 第63回学生員卒業研究発表講演会
  • [Presentation] "対向集中荷重を受ける2次元弾性中空円板内の衝撃波の解析"2024

    • Author(s)
      岡村謙,佐藤瑶介,髙田智史
    • Organizer
      2023年度衝撃波シンポジウム
  • [Presentation] "Impact-induced hardening on suspension of large particles"2024

    • Author(s)
      Hirokazu Maruoka and Hisao Hayakawa
    • Organizer
      OIST-Kyudai Joint Symposium Series 1: Bio-Inspired Wonders and Energy Innovations
  • [Presentation] "回転加振後のペーストにおける記憶効果の連続体解析"2024

    • Author(s)
      大槻道夫
    • Organizer
      奈良非線形研究会
  • [Presentation] "Critical behaviors of granular flow between parallel plates near jamming"2023

    • Author(s)
      Michio Otsuki
    • Organizer
      VII International Conference on Particle-Based Methods PARTICLES 2023, Milan, Italy
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] "Quantum Mpemba effect: an anomalous thermal relaxation process in quantum matter"2023

    • Author(s)
      Hisao Hayakawa
    • Organizer
      East Asia Joint Seminars On Statistical Physics 2023, Pacifico Yokohama, Yokohama
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] "Dependence of Static Friction Coefficient on the Shape of Frictional Interface"2023

    • Author(s)
      Wataru Iwashita, Hiroshi Matsukawa, and Michio Otsuki
    • Organizer
      ITC Fukuoka 2023, Fukuoka International Congress Center, Fukuoka
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] "Static Friction Coefficient Depends on the External Pressure and Block Shape Due to Precursor Slip: Finite Element Simulation"2023

    • Author(s)
      Michio Otsuki, Wataru Iwashita, and Hiroshi Matsukawa
    • Organizer
      ITC Fukuoka 2023, Fukuoka International Congress Center, Fukuoka
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] "Dynamical impact of dense suspension of millimetre particles"2023

    • Author(s)
      Hirokazu Maruoka and Hisao Hayakawa
    • Organizer
      The 9th International Discussion Meeting on Relaxations in Complex Systems, Makuhari Messe, Chiba
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] "Eigenvalue analysis of amorphous solids under strain"2023

    • Author(s)
      Hisao Hayakawa
    • Organizer
      The 9th International Discussion Meeting on Relaxations in Complex Systems, Makuhari Messe, Chiba
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] "Softening and residual loss modulus of jammed grains under oscillatory shear"2023

    • Author(s)
      Michio Otsuki and Hisao Hayakawa
    • Organizer
      The 9th International Discussion Meeting on Relaxations in Complex Systems, Makuhari Messe, Chiba
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] "Jamming of granular materials in channel flow: effect of cohesion"2023

    • Author(s)
      Kiwamu Yoshii and Michio Otsuki
    • Organizer
      The 9th International Discussion Meeting on Relaxations in Complex Systems, Makuhari Messe, Chiba
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] "Theory for Mpemba effect after a quench in an asymmetric double-well potential"2023

    • Author(s)
      Hisao Hayakawa, Frederic van Wijland
    • Organizer
      28th International Conference on Statistical Physics, Statphys28, Univ. Tokyo, Hongo campus, Tokyo
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] "Quantum Mpemba effect"2023

    • Author(s)
      Amit Kumar Chatterjee and Hisao Hayakawa
    • Organizer
      28th International Conference on Statistical Physics, Statphys28, Univ. Tokyo, Hongo campus, Tokyo
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Kyozi Kawasaki: his physics and my personal recollection2023

    • Author(s)
      Hisao Hayakawa
    • Organizer
      28th International Conference on Statistical Physics, Statphys28, Univ. Tokyo, Hongo campus, Tokyo
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] "Shorter-range logarithmic behavior of displacement correlations: what is missing from shear correlations in 2D colloidal liquids"2023

    • Author(s)
      Takeshi Ooshida, Michio Otsuki, Susumu Goto, and Takeshi Matsumoto
    • Organizer
      28th International Conference on Statistical Physics, Statphys28, Univ. Tokyo, Hongo campus, Tokyo
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] "Discontinuous shear thickening of a moderately dense inertial suspension of hydrodynamically interacting frictionless soft particles"2023

    • Author(s)
      Satoshi Takada, Kazuhiro Hara, and Hisao Hayakawa
    • Organizer
      28th International Conference on Statistical Physics, Statphys28, Univ. Tokyo, Hongo campus, Tokyo
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] "Demon driven by geometrical phase"2023

    • Author(s)
      Ryosuke Yoshii and Hisao Hayakawa
    • Organizer
      28th International Conference on Statistical Physics, Statphys28, Univ. Tokyo, Hongo campus, Tokyo
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] "Protocols for the Mpemba effect in granular fluids"2023

    • Author(s)
      Andres Santos, Alberto Megias, Satoshi Takada, Hisao Hayakawa
    • Organizer
      28th International Conference on Statistical Physics, Statphys28, Univ. Tokyo, Hongo campus, Tokyo
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] "Revisiting the kinetic theory for moderately dense granular flows"2023

    • Author(s)
      Shunsuke Iizuka, Satoshi Takada, and Hisao Hayakawa
    • Organizer
      28th International Conference on Statistical Physics, Statphys28, Univ. Tokyo, Hongo campus, Tokyo
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Quantum Mpemba effect in a quantum dot with reservoirs2023

    • Author(s)
      Amit Kumar Chatterjee, Hisao Hayakawa
    • Organizer
      YITP-YSF Symposium Perspectives on Non-Equilibrium Statistical Mechanics: The 45th Anniversary Symposium of Yamada Science Foundation, YITP, Kyoto Univ.
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] "Clustering and run-and-tumble particles: exact results"2023

    • Author(s)
      Amit Kumar Chatterjee, Hisao Hayakawa
    • Organizer
      YITP-YSF Symposium Perspectives on Non-Equilibrium Statistical Mechanics: The 45th Anniversary Symposium of Yamada Science Foundation, YITP, Kyoto Univ.
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] "Theory of Mpemba effect: an anomalous relaxation process"2023

    • Author(s)
      Hisao Hayakawa
    • Organizer
      Discussion Meeting: Soft matter & Statistical Physics, OIST, Okinawa, Japan
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] "Theory of Dense Dry Collisional Flow and Beyond"2023

    • Author(s)
      Hisao Hayakawa
    • Organizer
      Discrete Simulation and Continuum Modeling of Granular Matter, Masseria Salamina, Puglia, Italy
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] "Jamming in plane Poiseuille flow of granular materials"2023

    • Author(s)
      Kenta Hayashi, Kiwamu Yoshii, and Michio Otsuki
    • Organizer
      The 11th International Conference on Multiphase Flow, Kobe International Conference Center, Kobe
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] "トラクションコントロールが不整地走行する車輪の挙動に与える影響の数値的解明"2023

    • Author(s)
      中島功介,阿部奏斗,髙田智史
    • Organizer
      第44回テラメカニックス研究会
  • [Presentation] "粉体層への物体衝突による応力伝播シミュレーション"2023

    • Author(s)
      田中蒼大,佐藤瑶介,髙田智史
    • Organizer
      日本惑星科学会 2023年秋季講演会
  • [Presentation] "平行平板中の引力を有する粉体流におけるジャミングと臨界スケーリング"2023

    • Author(s)
      吉井究,大槻道夫
    • Organizer
      日本流体力学会 年会2023
  • [Presentation] "ミリオーダー粒子懸濁液への剛体球の落下に対する応答実験"2023

    • Author(s)
      丸岡敬和,早川尚男
    • Organizer
      日本物理学会 第78回年次大会(2023年)
  • [Presentation] "有限時間で駆動される熱機関の熱流体解析"2023

    • Author(s)
      関川知生,大槻道夫
    • Organizer
      日本物理学会 第78回年次大会(2023年)
  • [Presentation] "円盤ブラウン粒子系における変位相関のラグランジュ的MCTによる検討"2023

    • Author(s)
      大信田丈志,大槻道夫,後藤晋,松本剛
    • Organizer
      日本物理学会 第78回年次大会(2023年)
  • [Presentation] "回転円筒中の粉体における速度場のスケーリング則"2023

    • Author(s)
      大馬寛生,○大槻道夫
    • Organizer
      日本物理学会 第78回年次大会(2023年)
  • [Presentation] "平板間の二次元粉体流れの連続体解析"2023

    • Author(s)
      林健太,大槻道夫
    • Organizer
      日本物理学会 第78回年次大会(2023年)
  • [Presentation] "2次元粉体層内を動く物体に働く抵抗力"2023

    • Author(s)
      谷岡寛也,大槻道夫
    • Organizer
      日本物理学会 第78回年次大会(2023年)
  • [Presentation] "対向集中荷重を受ける2次元弾性中空円板内の応力伝播"2023

    • Author(s)
      岡村謙,佐藤瑶介,髙田智史
    • Organizer
      日本機械学会 2023年度 年次大会
  • [Presentation] "弾性体の摩擦の物体形状による制御"2023

    • Author(s)
      大槻道夫
    • Organizer
      物性研究所スパコン共同利用・CCMS合同研究会「計算の時代における物性科学」
  • [Remarks] (NO. 21H01006) 『駆動散逸系の非平衡現象に関する理論的研究』

    • URL

      https://www2.yukawa.kyoto-u.ac.jp/~satoshi.takada/Kakenhi2021B/index.php

  • [Funded Workshop] 4th Regular Kakenhi Meeting with Prof. Itamar Procaccia "Theoretical studies of nonequilibrium phenomena in dissipative-driven systems, 2024"2024

  • [Funded Workshop] 3rd Regular Kakenhi Meeting "Theoretical studies of non-equilibrium driven-dissipative systems"2023

URL: 

Published: 2024-12-25  

Information User Guide FAQ News Terms of Use Attribution of KAKENHI

Powered by NII kakenhi