Hidrodinámica de la materia activa térmica

Área de la Ciencia:

• Física
• Física de la materia blanda
• Mecánica estadística

Sus antecedentes:

• Los sistemas de materia activa comprenden agentes autopropulsados que exhiben comportamientos colectivos distintos de la materia pasiva.
• La comprensión de la hidrodinámica y la termodinámica de la materia activa es crucial para explicar los fenómenos macroscópicos emergentes.

Objetivo del estudio:

• Desarrollar un marco hidrodinámico para la materia activa térmica utilizando la teoría de campos efectiva de Schwinger-Keldysh.
• Tener en cuenta el balance energético, las variaciones de temperatura local y los efectos estocásticos en los sistemas de materia activa.
• Proporcionar una derivación de primeros principios de los coeficientes de transporte activos y las transiciones de fase.

Principales métodos:

• Utilización de la teoría de campos efectiva de Schwinger-Keldysh para modelar la materia activa como un sistema abierto impulsado.
• Desarrollo de un marco hidrodinámico que incorpore el balance energético y la temperatura local.
• Aplicación del marco para derivar acciones de teoría de campos efectivas para superfluido y nemáticos activos.

Principales resultados:

• Se identificó la ruptura de la simetría de traslación temporal como la fuente de las contribuciones activas a la hidrodinámica y las violaciones de los teoremas de fluctuación-disipación.
• Se demostró la posibilidad de estados estacionarios de no equilibrio que producen entropía con una temperatura de estado estacionario definida.
• Se derivaron coeficientes de transporte activos y se identificaron transiciones de fase inducidas por la actividad en superfluido y nemáticos activos.

Conclusiones:

• El marco desarrollado ofrece un enfoque integral para la hidrodinámica de la materia activa, incluidos los efectos térmicos y la estocasticidad.
• Las propiedades únicas de la materia activa provienen de la ruptura de la simetría de traslación temporal debido al consumo de combustible y las interacciones ambientales.
• Este trabajo proporciona una perspectiva más amplia sobre la materia activa, con implicaciones en diversas escalas.