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2012 Fiscal Year Research-status Report

時空カオスの一般化Langevin記述についての実験研究

Research Project

Project/Area Number 24540408
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Research InstitutionKyushu University

Principal Investigator

日高 芳樹  九州大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (70274511)

Project Period (FY) 2012-04-01 – 2015-03-31
Keywords時空カオス / 一般化Langevin方程式 / 液晶電気対流 / ソフトモード乱流 / 欠陥乱流 / 相関関数 / 記憶関数
Research Abstract

液晶電気対流では、液晶配向によって制御できる系の対称性の違いによって、制御パラメータが対流発生点に近いところで2種類の時空カオスが現れる。液晶配向が電極に平行で連続回転対称性が強制的に破れているプレーナー配向系では「欠陥乱流」が、電極に垂直で連続回転対称性が自発的に破れているホメオトロピック配向系では「ソフトモード乱流」が生じる。H24年度の実施計画では、両時空カオスに対して、Euler的観点、すなわち時空カオス・パターンを観測し、その空間Fourierモードの時系列から相関関数、記憶関数を求める予定であった。ソフトモード乱流については計画どおり得ることができ、非Markov的な記憶がソフトモード乱流特有の長波長パッチ構造に由来していることを明らかにした(論文として公表済み)。
しかし欠陥乱流については、相関関数を求めることはできたが、記憶関数はまだ得られていない。相関関数に、欠陥乱流を生じる対流と液晶配向の相互作用によるHopf不安定性を反映した振動成分が含まれているため、ソフトモード乱流とは別の手法が必要となることがわかったためである。一方で、当初の計画にはなかったが、欠陥乱流の特徴を抽出した位相記述を試みており、位相ダイナミクスの時間・空間の相関関数を得て、欠陥乱流の揺らぎの特徴を明らかにしている。
また、実施計画ではH25年度に行う予定であったソフトモード乱流のLagrange的観点からの研究に取りかかっており、非熱的Brown運動を示す微粒子の速度の相関関数を得ている。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

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

Reason

本研究で最も重要な、実験データから記憶関数を得るデータ解析の手法について、ソフトモード乱流にのEuler的観点対して成功したため、順調に進展していると言える。

Strategy for Future Research Activity

まず、欠陥乱流を対象として、相関関数に振動成分が含まれている場合の記憶関数の求め方を確立する。
現在は、Euler的観点とLagrange的観点を独立して研究しているが、最終的には両者の結果を比較・融合し、時空カオスすなわち非平衡開放系特有の散逸構造が示すマクロな揺らぎが、輸送現象にどのような影響を与えるかを統一的に理解することを目指す。
また、外場応答の研究も進め、時空カオスの揺動と応答の関係を明らかにすることを目指す。

Expenditure Plans for the Next FY Research Funding

液晶電気対流の実験に必要な消耗品(液晶、電極付きガラスなど)加え、Lagrange的観点からの測定に必要な粒径分散の小さな微粒子を購入する予定である。また、大量の動画データの保存が必要なので、デジタルストレージ(HDD)も必要となる。
研究成果を学会等で発表するため、また、研究協力者との議論のために旅費が必要である。

  • Research Products

    (15 results)

All 2013 2012 Other

All Journal Article (5 results) (of which Peer Reviewed: 4 results) Presentation (10 results)

  • [Journal Article] Compressed Exponential Relaxation as Superposition of Dual Structure in Pattern Dynamics of Nematic Liquid Crystals2013

    • Author(s)
      T. NARUMI, F. NUGROHO, J. YOSHITANI, Y. HIDAKA, M. SUZUKI, S. KAI
    • Journal Title

      AIP Conference Proceedings

      Volume: 1518 Pages: 403 - 410

    • DOI

      10.1063/1.4794604

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Memory function of turbulent fluctuations in soft-mode turbulence2013

    • Author(s)
      T. NARUMI, J. YOSHITANI, M. SUZUKI, Y. HIDAKA, F. NUGROHO, T. NAGAYA, S. KAI
    • Journal Title

      Physical Review E

      Volume: 87 Pages: 012505-1-8

    • DOI

      10.1103/PhysRevE.87.012505

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Dynamical behavior of prewavy pattern near nematic-isotropic transition2013

    • Author(s)
      Y. YUSUF, Y. HIDAKA, S. KAI
    • Journal Title

      Journal of the Physical Society of Japan

      Volume: 82 Pages: 44601-1-3

    • DOI

      10.7566/JPSJ.82.044601

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Dynamic Scaling in the Growth of a Non-Branching Plant, Cardiocrinum cordatum2012

    • Author(s)
      K. KOYAMA, Y. HIDAKA, M. USHIO
    • Journal Title

      PLoS ONE

      Volume: 7 Pages: e45317-1-5

    • DOI

      10.1371/journal.pone.0045317

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 液晶対流系におけるカオスと同期現象2012

    • Author(s)
      日高芳樹
    • Journal Title

      プラズマ・核融合学会誌

      Volume: 88 Pages: 363 - 367

  • [Presentation] Correlation Functions in Homeotropic Nematics: Non-Exponential Relaxation of Soft-Mode Turbulence

    • Author(s)
      T. NARUMI, J. YOSHITANI, M. SUZUKI, Y. HIDAKA, F. NUGROHO, S. Kai
    • Organizer
      24th International Liquid Crystal Conference
    • Place of Presentation
      Convention Center Rheinggoldhalle, Mainz, Germany
  • [Presentation] Transient Process in Soft-Mode Turbulence Controlling the Nambu-Goldstone Modes

    • Author(s)
      F. NUGROHO, Y. HIDAKA, T. UEKI, S. KAI
    • Organizer
      24th International Liquid Crystal Conference
    • Place of Presentation
      Convention Center Rheinggoldhalle, Mainz, Germany
  • [Presentation] Order-Disorder Transition and Line Structures in Soft-Mode Turbulence

    • Author(s)
      Y. HIDAKA, R. ANUGRAHA, S. KAI
    • Organizer
      24th International Liquid Crystal Conference
    • Place of Presentation
      Convention Center Rheinggoldhalle, Mainz, Germany
  • [Presentation] 液晶電気対流における欠陥乱流の時空揺動

    • Author(s)
      三上洋輔, 日高芳樹, 吉谷淳一, 鈴木将, 鳴海孝之, 長屋智之, 甲斐昌一
    • Organizer
      日本物理学会2012年秋季大会
    • Place of Presentation
      横浜国立大学 常盤台キャンパス
  • [Presentation] ソフトモード乱流におけるモード時間相関関数で見られる二重構造

    • Author(s)
      鳴海孝之, 鈴木将, 日高芳樹, 甲斐昌一
    • Organizer
      日本物理学会2012年秋季大会
    • Place of Presentation
      横浜国立大学 常盤台キャンパス
  • [Presentation] Compressed Exponential Relaxation as Superposition of Dual Structure in Pattern Dynamics of Nematic Liquid Crystals

    • Author(s)
      T. NARUMI, F. NUGROHO, J. YOSHITANI, Y. HIDAKA, M. SUZUKI, S. KAI
    • Organizer
      The 4th International Symposium on Slow Dynamics in Complex Systems
    • Place of Presentation
      東北大学 片平キャンパス
  • [Presentation] ソフトモード乱流の非熱的ブラウン運動における2つのモード

    • Author(s)
      村本尚之, 鈴木将, 日高芳樹, 鳴海孝之, 甲斐昌一
    • Organizer
      第118回日本物理学会九州支部例会
    • Place of Presentation
      琉球大学
  • [Presentation] ソフトモード乱流の磁場応答

    • Author(s)
      飯野美里, F. NUGROHO, 日高芳樹, 甲斐昌一
    • Organizer
      第118回日本物理学会九州支部例会
    • Place of Presentation
      琉球大学
  • [Presentation] Turbulent fluctuations on soft-mode turbulence

    • Author(s)
      T. NARUMI, J. YOSHITANI, M. SUZUKI, Y. HIDAKA, F. NUGROHO, T. NAGAYA, S. KAI
    • Organizer
      Spatio-temporal Organization in Non-equilibrium Systems
    • Place of Presentation
      Shokuin-Kaikan, Kyushu University
  • [Presentation] ソフトモード乱流におけるエントロピー生成率の定量的評価

    • Author(s)
      鳴海孝之, 吉谷淳一, 日高芳樹, 鈴木将, 甲斐昌一
    • Organizer
      日本物理学会第68回年次大会
    • Place of Presentation
      広島大学 東広島キャンパス

URL: 

Published: 2014-07-24  

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