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2022 年度 実績報告書

熱伝導下における一次転移:新しい現象の同定と熱力学の拡張

研究課題

研究課題/領域番号 20K20425
研究機関京都大学

研究代表者

佐々 真一  京都大学, 理学研究科, 教授 (30235238)

研究分担者 湯川 諭  大阪大学, 大学院理学研究科, 准教授 (20292899)
齋藤 一弥  筑波大学, 数理物質系, 教授 (30195979)
中川 尚子  茨城大学, 理工学研究科(理学野), 教授 (60311586)
研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2023-03-31
キーワード熱伝導 / 相共存
研究実績の概要

大域熱力学の現象論については、エントロピー最大原理の拡張にもとづく定式化の論文の掲載が決定し、これで基本的な知見についての論文は全て出版されたことになる。ただし、重力が加わった系については、不明な点が残されており、検討をすすめている。特に、平衡下では、異なる密度の状態が相共存するとき、密度が重い物質が下にくることは重力ポテンシャルの効果から直ちに理解できるが、重力に抗して熱流をかけるときには、ある種のフラストレーションが生じるので、どのような状態が実現されるのかは自明ではない。この現象についての現象論的考察については論文として準備中である。さらに、大域熱力学による記述につなげたい。
ゆらぎの記述については、境界駆動粒子拡散系に対して密度場の定常分布の定式化をすすめた。2021年に得られていた公式の導出のチェックを行い、論旨を整理した。特に、Zubarev-MacLennan表現にもとづいて定常分布の補正を計算する際、弱ノイズ極限の評価において、長時間領域では界面のブラウン運動の寄与を取り出すことが本質的であることを見出した。この結果、ゆらぎの解析による変分原理と大域熱力学による変分原理が一致するという綺麗な結果を得た。
数値計算については、ハミルトンポッツモデルをもちいた相共存状態の熱伝導への寄与を調べた論文が完成し、投稿した。この結果は、非常によい精度で、大域熱力学と一致している。また、系の大きさや精度をおとすと、局所平衡になることも明らかになった。分子動力学の結果が大域熱力学と一致しない理由を考える上でヒントになっている。分子動力学においてゆらぎの性質を調べた。
実験については、水では、系の設定上において様々な問題があり、解決するのが難しいと判断するに至った。そこで、液晶を用いた実験を開始し、基礎的事項の確認から再検討を行った。

  • 研究成果

    (29件)

すべて 2023 2022

すべて 雑誌論文 (10件) (うち査読あり 10件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (19件) (うち国際学会 1件、 招待講演 3件)

  • [雑誌論文] Minoguchi Mutsumi、Sasa Shin-ichi2023

    • 著者名/発表者名
      Divergent stiffness of one-dimensional growing interfaces
    • 雑誌名

      Physical Review Letters

      巻: - ページ: -

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 微小溶液の混合自由エネルギーを決定する仕事関係式 -- ジャルジンスキー等式・錬金術的操作・分子の識別可能性2023

    • 著者名/発表者名
      吉田旭、中川尚子
    • 雑誌名

      日本物理学会誌

      巻: 78 ページ: 140~148

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Macroscopic Stability of Time Evolution of Gibbs Measures2022

    • 著者名/発表者名
      Lefevere Raphael、Sasa Shin-ichi
    • 雑誌名

      Journal of Statistical Physics

      巻: 188 ページ: 1~20

    • DOI

      10.1007/s10955-022-02943-1

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Characterizing the Asymmetry in Hardness between Synthesis and Destruction of Heteropolymers2022

    • 著者名/発表者名
      Kobayashi Ikumi、Sasa Shin-ichi
    • 雑誌名

      Physical Review Letters

      巻: 128 ページ: 247801

    • DOI

      10.1103/PhysRevLett.128.247801

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Unique extension of the maximum entropy principle to phase coexistence in heat conduction2022

    • 著者名/発表者名
      Nakagawa Naoko、Sasa Shin-ichi
    • 雑誌名

      Physical Review Research

      巻: 4 ページ: 033155

    • DOI

      10.1103/physrevresearch.4.033155

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Geometric decomposition of entropy production into excess, housekeeping, and coupling parts2022

    • 著者名/発表者名
      Dechant Andreas、Sasa Shin-ichi、Ito Sosuke
    • 雑誌名

      Physical Review E

      巻: 106 ページ: 024125

    • DOI

      10.1103/PhysRevE.106.024125

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Quasi-static Decomposition and the Gibbs Factorial in Small Thermodynamic Systems2022

    • 著者名/発表者名
      Sasa Shin-ichi、Hiura Ken、Nakagawa Naoko、Yoshida Akira
    • 雑誌名

      Journal of Statistical Physics

      巻: 189 ページ: 31

    • DOI

      10.1007/s10955-022-02991-7

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Phase Growth with Heat Diffusion in a Stochastic Lattice Model2022

    • 著者名/発表者名
      Hiraizumi Mao、Ohta Hiroki、Sasa Shin-ichi
    • 雑誌名

      Journal of Statistical Physics

      巻: 189 ページ: 1~21

    • DOI

      10.1007/s10955-022-02990-8

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Interscale entanglement production in a quantum system simulating classical chaos2022

    • 著者名/発表者名
      Haga Taiki、Sasa Shin-ichi
    • 雑誌名

      Journal of Statistical Mechanics: Theory and Experiment

      巻: 2022 ページ: 123102~123102

    • DOI

      10.1088/1742-5468/aca2a1

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Work relation for determining the mixing free energy of small-scale mixtures2022

    • 著者名/発表者名
      Yoshida Akira、Nakagawa Naoko
    • 雑誌名

      Physical Review Research

      巻: 4 ページ: 023119

    • DOI

      10.1103/PhysRevResearch.4.023119

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Global thermodynamics for heat conduction systems2023

    • 著者名/発表者名
      Naoko Nakagawa
    • 学会等名
      Japan-France joint seminar "Physics of dense and active disordered materials"
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 重力と熱流がもたらす非自明な相配置と必然的な準安定状態II2023

    • 著者名/発表者名
      吉田旭, 中川尚子, 佐々真一
    • 学会等名
      日本物理学会 2023年 春季大会
  • [学会発表] 分子動力学でみるせん断流下気液相共存2023

    • 著者名/発表者名
      横田和磨, 佐々真一
    • 学会等名
      日本物理学会 2023年 春季大会
  • [学会発表] 確率的反応拡散系の相共存状態2023

    • 著者名/発表者名
      栁澤優介, 佐々真一
    • 学会等名
      日本物理学会 2023年 春季大会
  • [学会発表] 線形応答にみるKS方程式とKPZ方程式の対応関係2023

    • 著者名/発表者名
      簑口睦美, 佐々真一
    • 学会等名
      日本物理学会 2023年 春季大会
  • [学会発表] 並列組み立て効率の相転移2023

    • 著者名/発表者名
      小林郁海, 佐々真一
    • 学会等名
      日本物理学会 2023年 春季大会
  • [学会発表] 確率的化学反応系におけるゆらぎと情報の流れ2023

    • 著者名/発表者名
      松本健心, 佐々真一
    • 学会等名
      日本物理学会 2023年 春季大会
  • [学会発表] Speed limits for ergodicity2023

    • 著者名/発表者名
      Andreas Dechant, Jerome Garnier-Brun, Shin-ichi Sasa
    • 学会等名
      日本物理学会 2023年 春季大会
  • [学会発表] 混ぜる自由エネルギーと分ける自由エネルギー2023

    • 著者名/発表者名
      中川尚子
    • 学会等名
      第10回統計物理学懇談会
    • 招待講演
  • [学会発表] ランジュバン方程式の粗視化2022

    • 著者名/発表者名
      伊丹將人, 佐々真一
    • 学会等名
      日本物理学会 2022年 秋季大会
  • [学会発表] 気液相転移における不純物効果2022

    • 著者名/発表者名
      横田和磨, 佐々真一
    • 学会等名
      日本物理学会 2022年 秋季大会
  • [学会発表] ゆらぐ系から創発するカオス2022

    • 著者名/発表者名
      佐々真一, 中川尚子
    • 学会等名
      日本物理学会 2022年 秋季大会
  • [学会発表] エントロピー駆動界面の定常速度を与える機構2022

    • 著者名/発表者名
      角祐大郎, 佐々真一
    • 学会等名
      日本物理学会 2022年 秋季大会
  • [学会発表] 効率的な並列組み立て可能性の特徴づけ2022

    • 著者名/発表者名
      小林郁海, 佐々真一
    • 学会等名
      日本物理学会 2022年 秋季大会
  • [学会発表] 層流と気液界面を共存させる条件2022

    • 著者名/発表者名
      中川尚子, 佐々真一
    • 学会等名
      日本物理学会 2022年 秋季大会
  • [学会発表] 重力と熱流がもたらす非自明な相配置と必然的な準安定状態2022

    • 著者名/発表者名
      吉田旭, 中川尚子, 佐々真一
    • 学会等名
      日本物理学会 2022年 秋季大会
  • [学会発表] KPZ方程式における揺動応答関係とその応用2022

    • 著者名/発表者名
      簑口睦美, 佐々真一
    • 学会等名
      日本物理学会 2022年 秋季大会
  • [学会発表] 生体分子モーターの非熱的なゆらぎによる速度上昇の理論モデル2022

    • 著者名/発表者名
      栁澤優介, 日浦健, 川口喬吾, 佐々真一
    • 学会等名
      日本物理学会 2022年 秋季大会
  • [学会発表] 大域熱力学と熱伝導下相共存2022

    • 著者名/発表者名
      中川尚子
    • 学会等名
      新潟大学物理教室コロキウム(新潟大学)
    • 招待講演

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公開日: 2023-12-25  

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