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2022 年度 実績報告書

駆動散逸系の非平衡現象に関する理論的研究

研究課題

研究課題/領域番号 21H01006
研究機関京都大学

研究代表者

早川 尚男  京都大学, 基礎物理学研究所, 教授 (90222223)

研究分担者 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)
研究期間 (年度) 2021-04-01 – 2024-03-31
キーワード駆動散逸系 / 粉体 / 非対称単純排他過程 / レオロジー / ジャミング / Mpemba効果
研究実績の概要

繰り越し分を特に分けないで研究実績を記載する。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)。尚2022年度はPRL論文を含めて9本の論文出版があった。
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。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

実際には繰り越しがあって2022年度と2023年度の併せての報告になるが、上記研究実績から分かる通り順調に成果が挙がっている。

今後の研究の推進方策

実際には、繰り越しによって本計画の最終年度も終わっているが、異常緩和現象であるMpemba効果に注目して研究を推進する予定である。

  • 研究成果

    (40件)

すべて 2023 2022 その他

すべて 国際共同研究 (3件) 雑誌論文 (9件) (うち国際共著 3件、 査読あり 9件、 オープンアクセス 9件) 学会発表 (26件) (うち国際学会 10件、 招待講演 2件) 備考 (1件) 学会・シンポジウム開催 (1件)

  • [国際共同研究] Universitaet Erlangen-Nuernberg(ドイツ)

    • 国名
      ドイツ
    • 外国機関名
      Universitaet Erlangen-Nuernberg
  • [国際共同研究] University of Paris, Cite(フランス)

    • 国名
      フランス
    • 外国機関名
      University of Paris, Cite
  • [国際共同研究] University of Twente(オランダ)

    • 国名
      オランダ
    • 外国機関名
      University of Twente
  • [雑誌論文] Eigenvalue analysis of stress-strain curve of two-dimensional amorphous solids of dispersed frictional grains with finite shear strain2023

    • 著者名/発表者名
      Daisuke Ishima, Kuniyasu Saitoh, Michio Otsuki, and Hisao Hayakawa
    • 雑誌名

      Phys. Rev. E

      巻: 107 ページ: 034904/1-17

    • DOI

      10.1103/PhysRevE.107.034904

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] An exact expression of three-body system for the complex shear modulus of frictional granular materials2023

    • 著者名/発表者名
      Michio Otsuki and Hisao Hayakawa
    • 雑誌名

      Soft Matter

      巻: 19 ページ: 2127-2137

    • DOI

      10.1039/D2SM01565J

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Multi species asymmetric simple exclusion process with impurity activated flips2023

    • 著者名/発表者名
      Amit Kumar Chatterjee and Hisao Hayakawa
    • 雑誌名

      SciPost Physics

      巻: 14 ページ: 016/1-40

    • DOI

      10.21468/SciPostPhys.14.2.016

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Static friction coefficient depends on the external pressure and block shape due to precursor slip2023

    • 著者名/発表者名
      Wataru Iwashita, Hiroshi Matsukawa, and Michio Otsuki
    • 雑誌名

      Sci. Rep.

      巻: 13 ページ: 2511/1-9

    • DOI

      10.1038/s41598-023-29764-w

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Rheology of dilute granular gas mixtures where the grains interact via a square shoulder and well potential2023

    • 著者名/発表者名
      Kiwamu Yoshii, Satoshi Takada, Kosuke Kurosawa, and Thorsten Poeschel
    • 雑誌名

      Physics of Fluids

      巻: 35 ページ: 013327/1-12

    • DOI

      10.1063/5.0132127

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Shear-induced diffusion and dynamic heterogeneities in dense granular flows2022

    • 著者名/発表者名
      Kuniyasu Saitoh and Takeshi Kawasaki
    • 雑誌名

      Frontiers in Physics

      巻: 10 ページ: 992239/1-9

    • DOI

      10.3389/fphy.2022.992239

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Softening and Residual Loss Modulus of Jammed Grains under Oscillatory Shear in an Absorbing State2022

    • 著者名/発表者名
      Michio Otsuki and Hisao Hayakawa
    • 雑誌名

      Phys. Rev. Lett.

      巻: 128 ページ: 208002/1-6

    • DOI

      10.1103/PhysRevLett.128.208002

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Drag of Two Cylindrical Intruders in a Two-Dimensional Granular Environment2022

    • 著者名/発表者名
      Takumi Kubota, Haruto Ishikawa, and Satoshi Takada
    • 雑誌名

      J. Phys. Soc. Jpn.

      巻: 91 ページ: 054803/1-8

    • DOI

      10.7566/JPSJ.91.054803

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Transport coefficients for granular gases of electrically charged particles2022

    • 著者名/発表者名
      Satoshi Takada, Dan Serero, and Thorsten Poeschel
    • 雑誌名

      J. Fluid Mech.

      巻: 935 ページ: A38/1-27

    • DOI

      10.1017/jfm.2022.37

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] "Theory of Mpemba-like phenomena: a few example including quantum effect"2023

    • 著者名/発表者名
      Hisao Hayakawa
    • 学会等名
      Japan-France joint seminar "Physics of dense and active disordered materials", YITP, Kyoto Univ.
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] "Eigenvalue analysis of amorphous solids consisting of frictional grains under ahermal quasistatic shear"2023

    • 著者名/発表者名
      Daisuke Ishima
    • 学会等名
      Japan-France joint seminar "Physics of dense and active disordered materials", YITP, Kyoto Univ.
    • 国際学会
  • [学会発表] "Crossover of scaling law as a self-similar solution : the dynamical impact of viscoelastic board"2023

    • 著者名/発表者名
      Hirokazu Maruoka
    • 学会等名
      Japan-France joint seminar "Physics of dense and active disordered materials", YITP, Kyoto Univ.
    • 国際学会
  • [学会発表] "Multi species asymmetric simple exclusion process with impurity activated flips"2023

    • 著者名/発表者名
      Amit Kumar Chatterjee
    • 学会等名
      Japan-France joint seminar "Physics of dense and active disordered materials", YITP, Kyoto Univ.
    • 国際学会
  • [学会発表] "An exact expression of three-body system for the nonlinear response of frictional granular materials"2023

    • 著者名/発表者名
      Michio Otsuki
    • 学会等名
      Japan-France joint seminar "Physics of dense and active disordered materials", YITP, Kyoto Univ.
    • 国際学会
  • [学会発表] "Multi species asymmetric simple exclusion process with impurity activated flips"2023

    • 著者名/発表者名
      Amit Kumar Chatterjee
    • 学会等名
      APS March Meeting 2023, Las Vegas, Nevada
    • 国際学会
  • [学会発表] "量子開放系の緩和現象における凍結の理論的研究"2023

    • 著者名/発表者名
      パブロ バジョナ ペニャ,山本和樹,花井亮,早川尚男,手塚真樹
    • 学会等名
      日本物理学会 2023年春季大会
  • [学会発表] "有限歪み下における粒子間摩擦のあるアモルファス固体の固有関数解析"2023

    • 著者名/発表者名
      井嶋大輔,齊藤国靖,大槻道夫,早川尚男
    • 学会等名
      日本物理学会 2023年春季大会
  • [学会発表] "電荷を有する希薄粉体ガスのレオロジー"2023

    • 著者名/発表者名
      吉井究,髙田智史,黒澤耕介,Thorsten Poeschel
    • 学会等名
      日本物理学会 2023年春季大会
  • [学会発表] "対向集中衝撃荷重を受ける2次元弾性円板内の応力伝播"2023

    • 著者名/発表者名
      佐藤瑶介,石川遥登,○髙田智史
    • 学会等名
      日本物理学会 2023年春季大会
  • [学会発表] "摩擦界面の形状に対する静摩擦係数の依存性"2023

    • 著者名/発表者名
      岩下航,松川宏,大槻道夫
    • 学会等名
      日本物理学会 2023年春季大会
  • [学会発表] "3次元流路内の粉体ポアズイユ流れにおけるジャミング"2023

    • 著者名/発表者名
      吉井究,大槻道夫
    • 学会等名
      関西支部第98期定時総会講演会
  • [学会発表] "対向集中荷重を受ける2次元弾性中空円板内の応力解析"2023

    • 著者名/発表者名
      岡村謙, 佐藤瑶介, 髙田智史
    • 学会等名
      2022年度衝撃波シンポジウム
  • [学会発表] "Multi species asymmetric simple exclusion process with impurity activated flips"2022

    • 著者名/発表者名
      Amit Kumar Chatterjee, Hisao Hayakawa
    • 学会等名
      25th Anniversary Symposium of German-Japanese Joint Research Project on Nonequilibrium Statistical Physics Perspectives for Future Collaboration, YITP, Kyoto Univ.
    • 国際学会
  • [学会発表] "Theoretical determination of stress-strain curve of two-dimensional amorphous solids of dispersed frictional grains with finite shear strain"2022

    • 著者名/発表者名
      Daisuke Ishima, Kuniyasu Saitoh, Micho Otsuki, Hisao Hayakawa
    • 学会等名
      25th Anniversary Symposium of German-Japanese Joint Research Project on Nonequilibrium Statistical Physics Perspectives for Future Collaboration, YITP, Kyoto Univ.
    • 国際学会
  • [学会発表] "Demon driven by geometrical phase"2022

    • 著者名/発表者名
      Hisao Hayakawa
    • 学会等名
      25th Anniversary Symposium of German-Japanese Joint Research Project on Nonequilibrium Statistical Physics Perspectives for Future Collaboration, YITP, Kyoto Univ.
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] "Multi species asymmetric simple exclusion process with impurity activated flips"2022

    • 著者名/発表者名
      Amit Kumar Chatterjee, Hisao Hayakawa
    • 学会等名
      APPC15 The 15th Asia Pacific Physics Conference
    • 国際学会
  • [学会発表] "2次元粉体中における楕円形物体の掃引則"2022

    • 著者名/発表者名
      久保田卓実, 石川遥登, 髙田智史
    • 学会等名
      第10回ソフトマター研究会 九州大学 西新プラザ
  • [学会発表] "対向集中荷重を受ける2次元弾性円板内の応力伝播の解析"2022

    • 著者名/発表者名
      佐藤瑶介, 石川遥登, 髙田智史
    • 学会等名
      第18回 衝突研究会
  • [学会発表] "衝撃荷重を受ける2次元弾性円板内の応力伝播"2022

    • 著者名/発表者名
      佐藤瑶介, 石川遥登, 髙田智史
    • 学会等名
      日本機械学会 2022年度 年次大会 (富山大学)
  • [学会発表] "Effective viscosity and elasticity of dynamically jammed region and their role in the hopping motion on dense suspensions"2022

    • 著者名/発表者名
      Pradipto, Hisao Hayakawa
    • 学会等名
      日本物理学会2022年秋季大会
  • [学会発表] "Multi species asymmetric simple exclusion process with impurity activated flips"2022

    • 著者名/発表者名
      Amit Chatterjee, Hisao Hayakawa
    • 学会等名
      日本物理学会2022年秋季大会
  • [学会発表] 粉体の平面ポアズイユ流れにおけるジャミングと臨界スケーリング"2022

    • 著者名/発表者名
      林健太, 吉井究, ○大槻道夫
    • 学会等名
      日本物理学会2022年秋季大会
  • [学会発表] "幾何学的位相に駆動されたデーモン"2022

    • 著者名/発表者名
      吉井涼輔, 早川尚男
    • 学会等名
      日本物理学会2022年秋季大会
  • [学会発表] "定圧振動剪断流下における粉体系のダイラタンシーとコンパクションの初期密度依存性"2022

    • 著者名/発表者名
      井嶋大輔, 大槻道夫, 早川尚男
    • 学会等名
      日本物理学会2022年秋季大会
  • [学会発表] "粉体系における固化と流動の転移:引力の影響"2022

    • 著者名/発表者名
      吉井究, 大槻道夫
    • 学会等名
      日本物理学会2022年秋季大会
  • [備考] 研究課題 『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

  • [学会・シンポジウム開催] Japan-France joint seminar "Physics of dense and active disordered materials", March 13 - 16, 2023, Yukawa Institute for Theoretical Physics, Kyoto University2023

URL: 

公開日: 2024-12-25  

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