熱力学ガラス転移を示す統計力学模型の探索と特徴抽出

2013 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 22340109
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 数理物理・物性基礎
• 研究機関: 京都大学 (2012-2013); 東京大学 (2010-2011)
• 研究代表者: 佐々 真一 京都大学, 理学(系)研究科(研究院), 教授 (30235238)
• 研究分担者: 福島 孝治 東京大学, 大学院・総合文化研究科, 准教授 (80282606)
• 研究期間 (年度): 2010-04-01 – 2014-03-31
• キーワード: 統計力学 / ガラス / 不規則充填

研究概要

熱平衡状態において不規則に固まった状態である「理想ガラス相」を実現することを目標に掲げ、原子分子の運動と巨視的な物質の状態をつなぐ平衡統計力学にもとづいて、様々な数理模型を解析した。その結果、不規則なままに巨視的な重なりがあらわれる相を示す有限次元模型を構成することに成功した。その模型は転移点では潜熱を示す１次転移である可能性が高いが、さらに潜熱がでないランダム一次転移を示す有限次元模型も見出した。これらはいずれも世界で最初の発見であり、現実に存在するガラスの深い理解に向けた一歩となる。

研究成果

• [雑誌論文] Macroscopically measurable force induced by temperature discontinuities at solid-gas interfaces (2014)
  • 著者名/発表者名: Masato Itami and Shin-ichi Sasa
  • 雑誌名: Phys. Rev. E 巻: 89 ページ: 052106/1-6
  • DOI: 10.1103/PhysRevE.89.052106
  • 査読あり
• [雑誌論文] Jamming transition in kinetically constrained models with the parity symmetry (2014)
  • 著者名/発表者名: Hiroki Ohta and Shin-ichi Sasa
  • 雑誌名: J. Stat. Phys 巻: 155 ページ: 827
  • DOI: 10.1007/s10955-014-0978-y
  • 査読あり
• [雑誌論文] Derivation of Hydrodynamics from the Hamiltonian Description of Particle Systems (2014)
  • 著者名/発表者名: Shin-ichi Sasa
  • 雑誌名: Phys. Rev. Lett 巻: 112 ページ: 100602/1-5
  • DOI: 10.1103/PhysRevLett.112.100602
  • 査読あり
• [雑誌論文] Computation of Large Deviation Statistics via Iterative Measurement-and-Feedback Procedure (2014)
  • 著者名/発表者名: Takahiro Nemoto and Shin-ichi Sasa
  • 雑誌名: Phys. Rev. Lett 巻: 112 ページ: 090602/1-5
  • DOI: 10.1103/PhysRevLett.112.090602
  • 査読あり
• [雑誌論文] Calculation of 1RSB transition temperature of spin glass models on regular random graphs under the replica symmetric ansatz (2014)
  • 著者名/発表者名: Masahiko Ueda and Shin-ichi Sasa
  • 雑誌名: J. Stat. Mech 巻: P02005 ページ: 1-21
  • DOI: 10.1088/1742-5468/2014/02/PO2005
  • 査読あり
• [雑誌論文] Possible extended forms of thermodynamic entropy (2014)
  • 著者名/発表者名: Shin-ichi Sasa
  • 雑誌名: J. Stat. Mech 巻: P01004 ページ: 1-15
  • DOI: 10.1088/1742-5468/2014/01/PO1004
  • 査読あり
• [雑誌論文] Typical Behavior of the Linear Programming Method for Combinatorial Optimization Problemns : A Statistical-Mechanical Perspective (2014)
  • 著者名/発表者名: S. Takabe and K. Hukushima
  • 雑誌名: J. Phys. Soc. Jpn 巻: Vol.83 ページ: 043801-1-4
  • DOI: 10.7566/JPSJ.83.043801
  • 査読あり
• [雑誌論文] Dynamics of One-Dimensional Ising Model without Detailed Balance Condition (2013)
  • 著者名/発表者名: Y. Sakai and K. Hukushima
  • 雑誌名: J. Phys. Soc. Jpn 巻: Vol.82 ページ: 064003-1-8
  • DOI: 10.7566/JPSJ.82.064003
  • 査読あり
• [雑誌論文] A List Referring Monte-Carlo Method for Lattice Glass Models (2013)
  • 著者名/発表者名: M. Sasaki and K. Hukushima
  • 雑誌名: J. Phys. Soc. Jpn 巻: Vol.82 ページ: 094003-1-15
  • DOI: 10.7566/JPSJ.82.094003
  • 査読あり
• [雑誌論文] Work relations for time-dependent states (2013)
  • 著者名/発表者名: Naoko Nakagawa and Shin-ichi Sasa
  • 雑誌名: Phys. Rev. E 巻: 87 ページ: 022109/1-5
  • DOI: 10.1103/PhysRevE.87.022109
  • 査読あり
• [雑誌論文] Physics of Large Deviation (2012)
  • 著者名/発表者名: Shin-ichi Sasa
  • 雑誌名: Phys. Scr 巻: 86 ページ: 058514/1-3
  • DOI: 10.1088/0031-8949/86/05/058514
  • 査読あり
• [雑誌論文] Pure Glass in Finite Dimensions (2012)
  • 著者名/発表者名: Shin-ichi Sasa
  • 雑誌名: Phys. Rev. Lett 巻: 109 ページ: 165702 /1-4
  • DOI: 10.1103/PhysRevLett.109.165702
  • 査読あり
• [雑誌論文] Statistical mechanics of glass transition in lattice molecule models (2012)
  • 著者名/発表者名: Shin-ichi Sasa
  • 雑誌名: J. Phys. A : Math. Theor 巻: 45 ページ: 035002/1-18
  • DOI: 10.1088/1751-8113/45/3/035002
  • 査読あり
• [雑誌論文] Replica symmetry breaking in an adiabatic spin-glass model of adaptive evolution (2012)
  • 著者名/発表者名: A. Sakata, K. Hukushima and K. Kaneko
  • 雑誌名: Europhysics Letters 巻: Vol.99 ページ: 68004/1-7
  • DOI: 10.1209/0295-5075/99/68004
  • 査読あり
• [雑誌論文] Thermodynamic formula for the cumulant generating function of time-averaged current (2011)
  • 著者名/発表者名: Takahiro Nemoto and Shin-ichi Sasa
  • 雑誌名: Phys. Rev. E 巻: 84 ページ: 061113/1-18
  • DOI: 10.1103/PhysRevE.84.061113
  • 査読あり
• [雑誌論文] Shear-induced criticality near a liquid-solid transition of colloidal suspensions (2011)
  • 著者名/発表者名: Masamichi J. Miyama, Shin-ichi Sasa
  • 雑誌名: Phys. Rev. E 巻: 83 ページ: 020401/1-4
  • DOI: 10.1103/PhysRevE.83.020401
  • 査読あり
• [雑誌論文] Variational formula for experimental determination of high-order correlations of current fluctuations in driven systems (2011)
  • 著者名/発表者名: Takahiro Nemoto and Shin-ichi Sasa
  • 雑誌名: Phys. Rev. E 巻: 83 ページ: 030105/1-4
  • DOI: 10.1103/PhysRevE.83.030105
  • 査読あり
• [雑誌論文] Entropy and Nonlinear Nonequilibrium Thermodynamic Relation for Heat Conducting Steady States (2011)
  • 著者名/発表者名: Teruhisa S. Komatsu, Naoko Nakagawa, Shin-ichi Sasa, and Hal Tasaki
  • 雑誌名: J. Stat. Phys ページ: 142/127-153
  • DOI: 10.1007/s10955-010-0095-5
  • 査読あり
• [雑誌論文] Protocol dependence of mechanical properties in granular systems (2011)
  • 著者名/発表者名: Shio Inagaki, Michio Otuski, and Shin-ichi Sasa
  • 雑誌名: The European Physical Journal E 巻: 34 ページ: 124/1-6
  • DOI: 10.1140/epje/i2011-11124-6
  • 査読あり
• [雑誌論文] Thermodynamic transition associated with irregularly ordered ground states in a lattice gas model (2010)
  • 著者名/発表者名: Shin-ichi Sasa
  • 雑誌名: J. Phys. A : Math. Theor 巻: 43 ページ: 465002/1-13
  • DOI: 10.1088/1751-8113/43/46/465002
  • 査読あり
• [雑誌論文] An extended ensemble Monte Carlo study of a lattice glass model (2010)
  • 著者名/発表者名: K. Hukushima and S. Sasa
  • 雑誌名: J.Phys : Conf.Ser 巻: Vol.233 ページ: 012004/1-10
  • DOI: 10.1088/1742-6596/233/1/01200410.120
  • 査読あり
• [学会発表] 非平衡ゆらぎの普遍性と特異性 (2014)
  • 著者名/発表者名: 佐々真一
  • 学会等名: 日本物理学会第69回年次大会
  • 発表場所: 東海大学
  • 年月日: 2014-03-28
  • 招待講演
• [学会発表] 線形緩和した組み合わせ最適化問題のレプリカ解析 (2014)
  • 著者名/発表者名: 高邉賢史, 福島孝治
  • 学会等名: 日本物理学会年次大会
  • 発表場所: 神奈川県平塚市, 東海大学湘南キャンパス
  • 年月日: 2014-03-28
• [学会発表] 有限次元スピングラス模型の示す1段階レプリカ対称性の破れ (2014)
  • 著者名/発表者名: 高橋昂, 福島孝治
  • 学会等名: 日本物理学会年次大会
  • 発表場所: 神奈川県平塚市, 東海大学湘南キャンパス
  • 年月日: 2014-03-28
• [学会発表] 2成分Biroli-Mezard 模型の示す転移の性質 (2014)
  • 著者名/発表者名: 西川宜彦, 福島孝治
  • 学会等名: 日本物理学会年次大会
  • 発表場所: 神奈川県平塚市, 東海大学湘南キャンパス
  • 年月日: 2014-03-28
• [学会発表] ハミルトン方程式から流体方程式へ (2014)
  • 著者名/発表者名: 佐々真一
  • 学会等名: 日本物理学会第69回年次大会
  • 発表場所: 東海大学
  • 年月日: 2014-03-27
• [学会発表] 有限次元スピングラス模型のレプリカ対称性の破れ (2014)
  • 著者名/発表者名: 福島孝治
  • 学会等名: 「京」セミナー
  • 発表場所: 兵庫県神戸市, 理化学研究所計算科学研究機構
  • 年月日: 2014-01-21
• [学会発表] 最適化問題に対する線形計画法の典型的性能評価 (2013)
  • 著者名/発表者名: 高邉賢史, 福島孝治
  • 学会等名: 日本物理学会秋季大会
  • 発表場所: 徳島県徳島市, 徳島大学常三島キャンパス
  • 年月日: 2013-09-27
• [学会発表] 3次元ポッツグラス模型のスピングラス相の性質 (2013)
  • 著者名/発表者名: 高橋昂, 福島孝治
  • 学会等名: 日本物理学会秋季大会
  • 発表場所: 徳島県徳島市, 徳島大学常三島キャンパス
  • 年月日: 2013-09-27
• [学会発表] Steady State Thermodynamics (2013)
  • 著者名/発表者名: S. Sasa
  • 学会等名: 統計物理に関する国際会議 XXV
  • 発表場所: ソール国立大学(ソール, 韓国)
  • 年月日: 2013-07-23
  • 招待講演
• [学会発表] Turbulent crystal and idealized glass (2013)
  • 著者名/発表者名: S. Sasa
  • 学会等名: 粉体とガラスの物理
  • 発表場所: 京都大学基礎物理学研究所(京都, 日本)
  • 年月日: 2013-07-19
  • 招待講演
• [学会発表] RKKY イジングスピングラスの相転移 (2013)
  • 著者名/発表者名: 福島孝治
  • 学会等名: 日本物理学会年次大会
  • 発表場所: 広島県東広島市, 広島大学東広島キャンパス
  • 年月日: 2013-03-27
• [学会発表] 線形計画法の構成解に関する統計力学的研究 (2013)
  • 著者名/発表者名: 高邉賢史, 福島孝治
  • 学会等名: 日本物理学会年次大会
  • 発表場所: 広島県東広島市, 広島大学東広島キャンパス
  • 年月日: 2013-03-27
• [学会発表] ねじれ詳細つり合い条件を満たすマルコフ連鎖モンテカルロ法 (2013)
  • 著者名/発表者名: 酒井佑士, 福島孝治
  • 学会等名: 日本物理学会年次大会
  • 発表場所: 広島県東広島市, 広島大学東広島キャンパス
  • 年月日: 2013-03-27
• [学会発表] Stochastic Thermodynamics of Adiabatic pistons (2013)
  • 著者名/発表者名: S. Sasa
  • 学会等名: 確率的熱力学
  • 発表場所: ノルディック理論物理研究所(ストックホルム,スエーデン)
  • 年月日: 2013-03-09
  • 招待講演
• [学会発表] Turbulent crystal German-Japan workshop (2013)
  • 著者名/発表者名: S. Sasa
  • 学会等名: Soft matter in non-equilibrium
  • 発表場所: 京都
  • 年月日: 2013-02-16
  • 招待講演
• [学会発表] ピュアガラス (2012)
  • 著者名/発表者名: 佐々真一
  • 学会等名: 日本物理学会
  • 発表場所: 横浜国立大学
  • 年月日: 2012-09-20
• [学会発表] 一様ランダムハイパーグラフ上のバーテックスカバー問題 (2012)
  • 著者名/発表者名: 高邉賢史, 福島孝治
  • 学会等名: 日本物理学会秋季大会
  • 発表場所: 神奈川県横浜市, 横浜国立大学
  • 年月日: 2012-09-18
• [学会発表] 詳細つり合い条件を満たさないマルコフ連鎖モンテカルロ法 (2012)
  • 著者名/発表者名: 酒井佑士, 福島孝治
  • 学会等名: 日本物理学会秋季大会
  • 発表場所: 神奈川県横浜市, 横浜国立大学
  • 年月日: 2012-09-18
• [学会発表] Response Measurement of rare Fluctuations (2012)
  • 著者名/発表者名: S. Sasa
  • 学会等名: 非平衡過程と揺動散逸定理に関する会議
  • 発表場所: カプリ島, イタリア
  • 年月日: 2012-09-10
  • 招待講演
• [学会発表] Response Measurement of rare Fluctuations (2012)
  • 著者名/発表者名: S. Sasa
  • 学会等名: 非平衡揺動応答関係に関する会議
  • 発表場所: ジリオ島, イタリア
  • 年月日: 2012-06-08
  • 招待講演
• [学会発表] バーテックスカバー問題の解の構造 (2012)
  • 著者名/発表者名: 千葉康一, 福島孝治
  • 学会等名: 日本物理学会
  • 発表場所: 兵庫県西宮市, 関西学院大学
  • 年月日: 2012-03-25
• [学会発表] 不規則充填問題のガラス転移II (2012)
  • 著者名/発表者名: 佐々真一
  • 学会等名: 日本物理学会
  • 発表場所: 関西学院大学
  • 年月日: 2012-03-25
• [学会発表] Response Measurement of non-typical Fluctuations (2012)
  • 著者名/発表者名: S. Sasa
  • 学会等名: 統計力学に関する東アジアジョイントセミナー
  • 発表場所: 蘇州, 中国
  • 年月日: 2012-03-18
  • 招待講演
• [学会発表] Constructive approach to Glass in finite dimensions (2011)
  • 著者名/発表者名: S. Sasa
  • 学会等名: Unifying concepts in glass physics V
  • 発表場所: Paris, France
  • 年月日: 2011-12-14
  • 招待講演
• [学会発表] Entropy-driven transition in a simple hard-rod system (2011)
  • 著者名/発表者名: K. Hukushima
  • 学会等名: 日仏セミナー
  • 発表場所: フランス・パリ, ポアンカレー研究所
  • 年月日: 2011-12-08
• [学会発表] Thermodynamic formula for the cumulant generating function of time-averaged current (2011)
  • 著者名/発表者名: S. Sasa
  • 学会等名: 非平衡統計力学における基礎と応用
  • 発表場所: ノルディック理論物理研究所(ストックホルム,スエーデン)
  • 年月日: 2011-09-28
  • 招待講演
• [学会発表] ランダムグラフ上の格子ガラス模型におけるエルゴード性の破れ (2010)
  • 著者名/発表者名: 佐々木志剛, 福島孝治
  • 学会等名: 日本物理学会
  • 発表場所: 大阪府堺市,大阪府立大学
  • 年月日: 2010-09-26
• [学会発表] Physics of high-order correlation of current fluctuations (2010)
  • 著者名/発表者名: S. Sasa
  • 学会等名: Dynamics of the Glass/Jamming Transition
  • 発表場所: Pusan, Korea
  • 年月日: 2010-09-09
  • 招待講演
• [学会発表] Thermodynamic transition associated with irregularly ordered ground states in a lattice gas model (2010)
  • 著者名/発表者名: S. Sasa
  • 学会等名: Nonequilibrium Statistical Physics of Complex Systems
  • 発表場所: Seoul, Korea
  • 年月日: 2010-07-26
• [学会発表] Thermodynamic phase transition in finite-dimensional lattice glass models (2010)
  • 著者名/発表者名: K. Hukushima, S. Sasa
  • 学会等名: 統計物理国際会議24
  • 発表場所: Cairns, Australia
  • 年月日: 2010-07-19
• [学会発表] Playing with hard constraint models in finite dimensions
  • 著者名/発表者名: S. Sasa
  • 学会等名: Jamming, Glasses and Phase transitions
  • 発表場所: Paris, France
  • 招待講演
• [図書] 現代物理学の論理と方法 (2013)
  • 著者名/発表者名: 米谷民明
  • 総ページ数: 127-160(292)
  • 出版者: 放送大学教育振興会NHK