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流れない液体の時空構造の第一原理的解明を目指す液体論と乱流理論の共同展開

研究課題

研究課題/領域番号 18K03459
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
審査区分 小区分13010:数理物理および物性基礎関連
研究機関鳥取大学

研究代表者

大信田 丈志  鳥取大学, 工学研究科, 助教 (50294343)

研究分担者 後藤 晋  大阪大学, 大学院基礎工学研究科, 教授 (40321616)
松本 剛  京都大学, 理学研究科, 助教 (20346076)
大槻 道夫  大阪大学, 大学院基礎工学研究科, 准教授 (30456751)
研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2024-03-31
研究課題ステータス 完了 (2023年度)
配分額 *注記
3,510千円 (直接経費: 2,700千円、間接経費: 810千円)
2020年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2019年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2018年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
キーワードラグランジュ的な相関 / 揺動応答関係 / 変位相関 / 剪断歪み相関 / 応答関数 / コロイド液体 / 一列縦隊拡散 / 乱流 / 揺動弾性体 / ケージ効果 / 専断歪み相関 / 剪断弾性 / 変形勾配テンソル / ラグランジュ的な応答関数 / 粘弾性モデル / 時空構造 / 非平衡 / 2粒子変位相関 / ラグランジュ記述 / コロイド系 / エイジング / 物性基礎論 / 非平衡統計力学 / ガラス系
研究成果の概要

液体を濃密にすると流動性が失われて非結晶固体となる現象の機構を理論的に解明するために、液体を構成する粒子の運動の時空構造を調べた。コロイド粒子の変位の計算に乱流理論の手法を応用することで、粒子の協同運動を示す統計量に対する解析的なアプローチが可能となる。これと数値計算を組み合わせて、たとえ流動性が失われるには至らない程度の濃度であっても、粒子が互いの運動を妨げ合う効果が、ある程度の広がりをもつ時空相関として検出できることを示した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

非結晶固体や濃密液体は、我々の日常生活に欠かせない存在でありながら、その挙動の第一原理的な解明は統計物理における難問であり続けている。他方、数値計算や実験技術の進展に伴い、前世紀末から今日に至るまで多くの研究が報告されており、非常に関心の高い分野である。
このような分野において、本研究は、基礎方程式に基づく解析的な手法の開拓と具体化を目指した。その過程で得られた変位相関の挙動に関する知見は、今後、この分野での第一原理志向の理論の構築に手がかりを与え、また理論の試金石となることが期待される。

報告書

(7件)
  • 2023 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2022 実施状況報告書
  • 2021 実施状況報告書
  • 2020 実施状況報告書
  • 2019 実施状況報告書
  • 2018 実施状況報告書
  • 研究成果

    (25件)

すべて 2024 2023 2022 2021 2020 2019 2018

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (22件) (うち国際学会 6件、 招待講演 2件)

  • [雑誌論文] Correlation function and linear response function of homogeneous isotropic turbulence in the Eulerian and Lagrangian coordinates2021

    • 著者名/発表者名
      Matsumoto Takeshi, Otsuki Michio, Ooshida Takeshi, Goto Susumu
    • 雑誌名

      Journal of Fluid Mechanics

      巻: 919

    • DOI

      10.1017/jfm.2021.357

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Collective Motion of Repulsive Brownian Particles in Single-File Diffusion with and without Overtaking2018

    • 著者名/発表者名
      Ooshida Takeshi, Goto Susumu, Otsuki Michio
    • 雑誌名

      Entropy

      巻: 20 号: 8 ページ: 565-565

    • DOI

      10.3390/e20080565

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Two-tag correlations and nonequilibrium fluctuation?response relation in ageing single-file diffusion2018

    • 著者名/発表者名
      Ooshida Takeshi, Otsuki Michio
    • 雑誌名

      Journal of Physics: Condensed Matter

      巻: 30 号: 37 ページ: 374001-374001

    • DOI

      10.1088/1361-648x/aad4cc

    • NAID

      120006712874

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] 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

    • 著者名/発表者名
      大信田丈志,大槻道夫,後藤晋,松本剛
    • 学会等名
      日本物理学会 2024年春季大会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] Shorter-range logarithmic behavior of displacement correlations: what is missing from shear correlations in 2D colloidal liquids2023

    • 著者名/発表者名
      Takeshi Ooshida, Michio Otsuki, Susumu Goto and Takeshi Matsumoto
    • 学会等名
      StatPhys28
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 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

    • 著者名/発表者名
      大信田丈志, 大槻道夫, 後藤晋, 松本剛
    • 学会等名
      日本物理学会 第78回年次大会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] Linear response function of turbulence and its time scale2023

    • 著者名/発表者名
      Takeshi Matsumoto, Michio Otsuki, Takeshi Ooshida, Susumu Goto
    • 学会等名
      AAPPS-DPP2023: 7th Asia-Pacific Conference on Plasma Physics
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 2次元コロイド液体の変位相関の短距離側での挙動:剪断相関が見落としているもの2023

    • 著者名/発表者名
      大信田丈志,大槻道夫,後藤晋,松本剛
    • 学会等名
      日本物理学会 2023年春季大会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] 斥力ブラウン粒子系における剪断変形相関と変位相関の濃度依存性の比較2022

    • 著者名/発表者名
      大信田丈志,大槻道夫,後藤晋,松本剛
    • 学会等名
      日本物理学会 2022年秋季大会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] 2次元コロイド液体における変位相関を通じた剪断相関の計算2022

    • 著者名/発表者名
      大信田丈志,大槻道夫,後藤晋,松本剛
    • 学会等名
      日本物理学会 第77回年次大会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] Transverse displacement correlations can be more informative than strain correlations about viscoelasticity of glassy liquids2021

    • 著者名/発表者名
      T. Ooshida, S. Goto, T. Matsumoto, M. Otsuki
    • 学会等名
      LMC2020/2021: the 11th Liquid Matter Conference
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 乱流の線形応答関数をめぐる考察2021

    • 著者名/発表者名
      松本剛
    • 学会等名
      阪大理学部セミナー
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] コロイド液体の変位相関のモデルに現れる係数の濃度依存性2021

    • 著者名/発表者名
      大信田丈志, 大槻道夫, 後藤晋, 松本剛
    • 学会等名
      日本物理学会 第76回年次大会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] コロイド液体における変位相関の粘弾性モデルの数値的検証2020

    • 著者名/発表者名
      大信田丈志, 大槻道夫, 後藤晋, 松本剛
    • 学会等名
      日本物理学会 2020年秋季大会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] オイラー、ラグランジュ記述の乱流速度フーリエ成分の相関関数と線形応答関数の時間スケール2020

    • 著者名/発表者名
      松本剛, 大槻道夫, 大信田丈志, 後藤晋
    • 学会等名
      日本流体力学会 年会2020
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] コロイド液体の横変位相関を再現する粘弾性モデル2020

    • 著者名/発表者名
      大信田丈志・大槻道夫・後藤晋・松本剛
    • 学会等名
      日本物理学会 第75回年次大会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] Effects of overtaking on collective motions in single-file diffusion2019

    • 著者名/発表者名
      Takeshi Ooshida, Susumu Goto, Takeshi Matsumoto, Michio Otsuki
    • 学会等名
      StatPhys27 satellite workshop: Yielding Phenomena in Disordered Systems
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] How to calculate two-particle four-point space-time correlations in 1D and 2D systems of repulsive Brownian particles2019

    • 著者名/発表者名
      Takeshi Ooshida, Susumu Goto, Takeshi Matsumoto, Michio Otsuki
    • 学会等名
      The 27th International Conference on Statistical Physics (StatPhys27)
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 局在外力に対する応答の非対角成分:準1次元系から2次元コロイド系へ2019

    • 著者名/発表者名
      大信田丈志・大槻道夫・後藤晋・松本剛
    • 学会等名
      日本物理学会 2019年秋季大会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] コロイド液体の横変位相関の粘弾性モデルに基づく解析2019

    • 著者名/発表者名
      大信田丈志・大槻道夫・後藤晋・松本剛
    • 学会等名
      日本流体力学会 年会2019
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] コロイド液体の横変位相関を粘弾性モデルで再現できるか?2019

    • 著者名/発表者名
      大信田丈志・大槻道夫・後藤晋・松本剛
    • 学会等名
      鳥取非線形研究会2019
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 横変位相関の符号持続長の密度依存性2019

    • 著者名/発表者名
      大信田丈志,大槻道夫,後藤晋,松本剛
    • 学会等名
      日本物理学会 第74回年次大会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] Insights from single-file diffusion into glassy dynamics2018

    • 著者名/発表者名
      Ooshida Takeshi
    • 学会等名
      YITP (Yukawa Institute for Theoretical Physics) Workshop Part II (focus meeting): Rheology of disordered particles --- suspensions, glassy and granular materials
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] エイジングあり一列縦隊拡散における密度場のLagrange相関2018

    • 著者名/発表者名
      大信田丈志,大槻道夫,後藤晋,松本剛
    • 学会等名
      日本流体力学会 年会2018
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 追い越しあり一列縦隊拡散における応答関数2018

    • 著者名/発表者名
      大信田丈志,大槻道夫,後藤晋,松本剛
    • 学会等名
      日本物理学会 2018年秋季大会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書

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公開日: 2018-04-23   更新日: 2025-01-30  

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