Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/1843/78087
Type: Tese
Title: Matéria ativa em rede: um modelo do tipo Vicsek com volume excluído
Other Titles: Lattice active matter: a Vicsek-type model with excluded volume
Authors: Tiago Venzel Rosembach
First Advisor: Ronald Dickman
First Referee: Lucas Alvares da Silva Mól
Second Referee: Lucas Lages Wardil
Third Referee: Nuno Miguel Azevedo Machado de Araújo
metadata.dc.contributor.referee4: Fabrício Queiroz Potiguar
Abstract: Nas últimas décadas, o estudo do movimento coletivo vem despertando grande interesse da comunidade científica. A aplicação de técnicas da mecânica estatística levou a uma melhor compreensão de sistemas que exibem esse tipo de movimento, abordadas na área de matéria ativa. Através de modelos computacionais, aliados aos conceitos de transições de fase, características comuns e independente de escala foram estabelecidos para a matéria ativa. Nesse contexto, o modelo proposto por Vicsek et al. (1995), apesar de sua simplicidade, é usado como ponto de partida para várias generalizações e variações que vêm sendo aplicadas em uma grande variedade de problemas. Com o objetivo de auxiliar na compreensão do limite de aplicabilidade da classe de universalidade de Vicsek, propusemos um modelo que segue as regras básicas do modelo original implementadas em um sistema de matéria ativa em rede (triangular), onde as partículas podem assumir três velocidades e os sítios podem ser ocupados por até uma única partícula (volume de exclusão). Simulações de Monte Carlo revelaram que, ao variar a densidade e a intensidade do ruído, diversos padrões espaciais emergem nos estados estacionários. Estados ordenados ocorrem na forma de estruturas condensadas, que, exceto na rede completamente ocupada, coexiste com um vapor de baixa densidade. Por outro lado, essas estruturas se desfazem para ruídos suficientemente grandes. Além disso, caracterizamos o parâmetro de ordem associado e desenvolvemos um estudo detalhado da transição ordenado-desordenado para (i) densidade igual a 0.1 e (ii) rede completamente cheia. No primeiro caso, verificamos que a transição é descontínua, com curvas de histerese, comportamentos não monotônicos para o cumulante de Binder, entre outros. No segundo caso, verificamos uma transição de fase contínua, com expoentes críticos β/ν = 0.138(3) e γ/ν = 1.70(2), consistente com os do modelo de Potts de três estados.
Abstract: In recent decades, the study of collective motion has garnered significant interest from the scientific community. The application of statistical mechanics techniques has led to a better understanding of these types of systems, known as active matter. Through computational models, combined with nonequilibrium phase transition concepts, common characteristics, that are independent of scale, have been established for active matter. In this context, the model proposed by Vicsek et al. (1995), despite its simplicity, serves as a starting point for various generalizations and variations that have been applied to a wide range of different problems. Aiming to understand the applicability limits of the Vicsek universality class, we proposed a model that follows the basic rules of the original model, implemented in an active matter system on a triangular lattice, where the particles can only assume three velocities and the sites can only be occupied by a single particle (exclusion volume). Monte Carlo simulations revealed that, varying the density and noise intensity, our model exhibits a variety of spatial patterns in the stationary states. Ordered states occur in the form of condensed structures, which, except in a fully occupied lattice, coexist with a low-density vapor and eventually disband for sufficiently large noise. Additionally, we use the order parameter to conduct a detailed study of the ordereddisordered transition for (i) a density equal to 0.1 and (ii) a fully occupied lattice. In the first case, we found that the transition is discontinuous, with hysteresis curves, nonmonotonic behavior for the Binder cumulant, among others. In the second case, we observed a continuous phase transition, with critical exponents β/ν = 0.138(3) and γ/ν = 1.70(2), consistent with those of the three-state Potts model.
Subject: Matéria
Gás de rede
Transição de fase
language: por
metadata.dc.publisher.country: Brasil
Publisher: Universidade Federal de Minas Gerais
Publisher Initials: UFMG
metadata.dc.publisher.department: ICX - DEPARTAMENTO DE FÍSICA
metadata.dc.publisher.program: Programa de Pós-Graduação em Física
Rights: Acesso Aberto
metadata.dc.rights.uri: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/pt/
URI: http://hdl.handle.net/1843/78087
Issue Date: 26-Sep-2024
Appears in Collections:Teses de Doutorado

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