ジャミング転移における摩擦の影響の理論的研究

2022 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 21K20355
• 研究種目: 研究活動スタート支援
• 配分区分: 基金
• 審査区分: 0202:物性物理学、プラズマ学、原子力工学、地球資源工学、エネルギー学およびその関連分野
• 研究機関: 学習院大学
• 研究代表者: 池田 晴國 学習院大学, 理学部, 助教 (30911763)
• 研究期間 (年度): 2021-08-30 – 2023-03-31
• キーワード: 非平衡 / 相転移 / 粉体 / ジャミング転移 / レプリカ法

研究成果の概要

砂粒や、穀物、ビー玉、M&Mキャンディー等の、マクロな構成粒子からなる粒の集まりを粉体と呼ぶ。粉体を圧縮していくと、ある密度で突然、有限の剛性を持ち固体のように振る舞い始める。これがジャミング転移と呼ばれる現象である。ジャミング転移は、粉体系を圧縮した際に普遍的に見られる現象であり、非平衡系における相転移の代表例として広く注目を集めている。ジャミング転移点近傍では、圧力や剛性率などがベキ的な振る舞いを示し、転移点直上では相関長や緩和時間が発散することが知られている。我々は、これらのジャミング転移の臨界的な側面に関する理解を深めるため、数値シミュレーションと平均場理論を用いて研究を行った。

自由記述の分野

粉体物理学

研究成果の学術的意義や社会的意義

砂や、穀物を始めとして、我々の身の回りには、数多くの粉体が存在する。ジャミング転移は、この粉体を圧縮していった際に見られる普遍的な現象であり、粉体の粘弾性を理解する上で重要な役割を果たすことが期待される。また、粉体の流動化という点において、ジャミング転移は、雪崩や地震等とも類似した現象であり、これらの現象を理解する礎になる可能性がある。