| 研究課題/領域番号 |
15K05196
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 研究分野 |
数理物理・物性基礎
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| 研究機関 | 茨城大学 |
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研究代表者 |
中川 尚子 茨城大学, 理工学研究科(理学野), 教授 (60311586)
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| 研究期間 (年度) |
2015-04-01 – 2019-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2018年度)
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| 配分額 *注記 |
4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
2018年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2017年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2016年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2015年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
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| キーワード | 非平衡定常状態 / 大域温度 / 変分原理 / 過冷却状態の安定化 / 粗視化ダイナミクス / ランジュバン方程式 / 非平衡 / 粗視化 / 方向性ブラウン運動 / 有効ランジュバン方程式 / 大域熱力学 / 過冷却 / 気液転移 / 分割 / 破断 / 熱伝導系 / 気液共存相 / 一次相転移 / 非平衡状態 / 系の分割 |
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| 研究成果の概要 |
非平衡下においた微視的モデルの定常状態から粗視化ダイナミクスを精密に導出し、粗視化後の運動は真のエネルギー散逸量を正しく再現しないことを示した。次に異なる微視的モデルを取り上げ、その非平衡ブラウン運動が今まで知られていない新しい形のランジュバン方程式で再現できることを見出した。
また、熱伝導系の非平衡エントロピーを数値実験測定し、相加性と示量性が同義でないことを示した。結果を説明するために熱伝導系全体を特徴付ける温度概念として大域温度を提案し、これに基づく熱力学形式と変分原理を展開、平衡状態では不安定とされる過冷却状態が熱流により安定化されることを予言した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
メゾスコピックレベルの観測結果だけからエネルギー収支はわからないという結論は、今後のメゾスコピックマシンの研究のあり方に影響を及ぼす。平衡ブラウン運動を記述する方程式を非平衡ブラウン運動に素朴に拡張適用できないとの結論は、新しい方程式の簡潔な形式とともに、非平衡ブラウン運動についての新しい研究の必要性を示す。非平衡定常系全体を特徴付ける大域温度、およびそれに基づく変分原理から得られた予言が実験的に検証されれば、過冷却状態の安定化という未知の現象が解明され、様々な非平衡現象に新しい方法論を提供することができる。
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