液晶系に見られる超臨界分岐で発生する時空カオスの普遍性

液晶系统超临界分岔中时空混沌的普遍性

基本信息

批准号：
14740239
负责人：
日高芳樹
金额：
$ 2.56万
依托单位：
Kyushu University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2002
资助国家：
日本
起止时间：
2002 至 2003
项目状态：
已结题

项目摘要

超臨界分岐で発生する新しいタイプの時空カオスであるソフトモード乱流のマクロ揺らぎの空間的な性質について実験的研究を行った。本研究では、連続回転対称性の自発的破れに伴うGoldStoneモードと対流短波長モードが非線形相互作用するホメオトロピック液晶の電気対流系を研究対象とした。その相互作用の仕方には対称性の異なる2種類があることが知られていた。ひとつは対流波数ベクトルと液晶ディレクタが平行なnormal rolls(NR)で、もう一つは対流波数ベクトルと液晶ディレクタの間に常に一定角度をもつabnormal rolls(AR)である。昨年度の本研究によりORでは対流波数ベクトルの向きがそろったドメインを持ち、そのドメインが集合した構造であることが明らかになっていた。一方、今年度の研究により、NRではドメイン構造が存在しないことが画像解析により明らかとなった。また対流パターンの異方性秩序を見積るために、ネマチック-等方転移の秩序パラメータを参考にして一種の異方性秩序パラメータをあらたに定義した。これは、系の対流ロールの向きの偏りを距離の関数とした量であり、系全体のロールの向きの偏りと乱れを計る量である。ORとNRの両方について、画像解析を用いてこの量の測定を行った。その結果、ORは系全体では等方的な構造をとるが、NRでは広い範囲にわたって異方性が残っていることを定量的に明らかにした。ORでは液晶ディレクタの向きに対して2つの対流波数ベクトルが縮退しており、NRに見られる反転対称性が破れていると考えることができる。異方性秩序の有無もこの違いが源と考えられる。ORではドメイン構造が存在するが、対流波数ベクトルが空間的に急変する構造であり、このため異方性は急速に失われていると考えられる。

我们对软模式湍流的宏观波动的空间特性进行了实验研究，这是一种新型的时空混乱，发生在超临界分支。在这项研究中，我们研究了同型液体晶体的电交流系统，其中金石模式和短波对流模式与连续旋转对称性的自发分解非线性相互作用。众所周知，相互作用有两种不同的对称类型。一个是正常卷（NR），其中对流波数矢量和液晶主管是平行的，另一个是异常的滚动（AR），其中对流波数矢量和液晶导演始终具有恒定角度。去年的这项研究表明，OR具有一个域，其中对流波向量处于相同的方向，并且域是组织的。同时，今年的研究表明，通过图像分析，NR中没有域结构。此外，为了估计对流模式的各向异性顺序，使用列神性 - 异分跃迁的顺序参数新定义了一种各向异性顺序参数。这是一种在系统的对流滚动方向上使用偏见作为距离的函数的数量，并且是衡量整个系统卷的偏置和干扰的量。使用图像分析为OR和NR测量了此量。结果，有定量揭示的是，尽管OR在整个系统中具有各向同性结构，但各向异性在NR中保持较大范围。在OR中，相对于液晶主管的方向而言，两个对流波向量是退化的，可以认为NR中看到的倒对称性被损坏。这种差异也被认为是各向异性顺序存在或不存在的来源。尽管OR中有一个域结构，但它是一种结构，其中对流波矢量以空间方式迅速变化，因此人们认为各向异性迅速丢失。