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Statistical mechanics where Newton’s third law is broken

Ivlev, Alexei und Bartnick, J. und Heinen, M. und Du, C.-R. und Nosenko, V. und Löwen, Hartmut (2015) Statistical mechanics where Newton’s third law is broken. Physical Review X, 5 (1), 011035-1. American Physical Society. doi: 10.1103/PhysRevX.5.011035. ISSN 2160-3308.

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Offizielle URL: http://journals.aps.org/prx/abstract/10.1103/PhysRevX.5.011035

Kurzfassung

There is a variety of situations in which Newton’s third law is violated. Generally, the action-reaction symmetry can be broken for mesoscopic particles, when their effective interactions are mediated by a nonequilibrium environment. Here, we investigate different classes of nonreciprocal interactions relevant to real experimental situations and present their basic statistical mechanics analysis.We show that in mixtures of particles with such interactions, distinct species acquire distinct kinetic temperatures. In certain cases, the nonreciprocal systems are exactly characterized by a pseudo-Hamiltonian; i.e., being intrinsically nonequilibrium, they can nevertheless be described in terms of equilibrium statistical mechanics. Our results have profound implications, in particular, demonstrating the possibility to generate extreme temperature gradients on the particle scale. We verify the principal theoretical predictions in experimental tests performed with two-dimensional binary complex plasmas.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/96221/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Statistical mechanics where Newton’s third law is broken
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Ivlev, AlexeiMax-Planck-Institut für extraterrestrische Physik, Giessenbachstrasse, 85748 Garching, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Bartnick, J.Heinrich-Heine-Universität, Düsseldorf, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Heinen, M.Heinrich-Heine-Universität, Düsseldorf, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Du, C.-R.College of Science, Donghua University, Shanghai, ChinaNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Nosenko, V.v.nosenko (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Löwen, HartmutHeinrich-Heine-Universität, Düsseldorf, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:2015
Erschienen in:Physical Review X
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Ja
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:5
DOI:10.1103/PhysRevX.5.011035
Seitenbereich:011035-1
Verlag:American Physical Society
ISSN:2160-3308
Status:veröffentlicht
Stichwörter:statistical mechanics, nonreciprocal interaction, complex plasma
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HGF - Programm:Raumfahrt
HGF - Programmthema:Forschung unter Weltraumbedingungen
DLR - Schwerpunkt:Raumfahrt
DLR - Forschungsgebiet:R FR - Forschung unter Weltraumbedingungen
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):R - Komplexe Plasmen / Laborforschung (alt)
Standort: Oberpfaffenhofen
Institute & Einrichtungen:Forschungsgruppe Komplexe Plasmen
Hinterlegt von: Nosenko, Volodymyr
Hinterlegt am:18 Mai 2015 11:12
Letzte Änderung:18 Mai 2015 11:12

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