Observando el movimiento browniano en la materia granular fluidizada por vibración

Área de la Ciencia:

• Mecánica estadística La mecánica estadística.
• Física granular La física granular es la física de las partículas.
• Sistemas de no equilibrio en el equilibrio.

Sus antecedentes:

• El movimiento browniano en los gases condujo al equilibrio de conceptos de mecánica estadística como la viscosidad y la temperatura.
• El modelo de Langevin y el teorema de fluctuación y disipación describen estos fenómenos de equilibrio.
• La extensión de estas ideas a los sistemas de no equilibrio sigue siendo una cuestión abierta.

Objetivo del estudio:

• Investigar si los formalismos de la mecánica estadística del equilibrio pueden describir sistemas granulares impulsados y no equilibrados.
• Para sondear experimentalmente un medio granular vibro-fluidizado como un análogo a un baño térmico para un oscilador sumergido.

Principales métodos:

• Un experimento utilizando un oscilador de torsión sensible sumergido en un sistema granular fluidizado por vibraciones externas.
• Medición del ruido y la susceptibilidad del oscilador.
• Análisis utilizando conceptos de la mecánica estadística del equilibrio.

Principales resultados:

• El medio granular vibro-fluidizado, a pesar de ser un sistema impulsado de no equilibrio, puede ser aproximado por los formalismos de equilibrio.
• Se logró el acceso experimental a la viscosidad granular y a una temperatura efectiva.
• Se descubrió que estas propiedades granulares eran anisotrópicas e inhomogéneas.
• El sistema granular satisfizo sorprendentemente una relación de fluctuación y disipación.

Conclusiones:

• Los conceptos de la mecánica estadística del equilibrio, incluido el teorema de fluctuación-disolución, se pueden extender para describir ciertos sistemas granulares no equilibrados.
• La materia granular vibro-fluidizada puede actuar como un efectivo baño "térmico".
• Esto proporciona una nueva vía experimental para estudiar los fenómenos de no equilibrio y su relación con los conceptos de equilibrio.