Vibrational Spectra of Confined Brownian Particles with Nonreciprocal Effective Interactions

E. A.  Sametov; Саметов Э. А.; E. A. Lisin; Лисин Е. А.; O. S. Vaulina; Ваулина О. С.

doi:10.31857/S0367292122600984

Vibrational Spectra of Confined Brownian Particles with Nonreciprocal Effective Interactions

Authors: Sametov E.A.¹^,2, Lisin E.A.¹^,2, Vaulina O.S.¹^,2
Affiliations:
1. Joint Institute for High Temperatures, Russian Academy of Sciences
2. Moscow Institute of Physics and Technology
Issue: Vol 49, No 1 (2023)
Pages: 67-74
Section: ПЫЛЕВАЯ ПЛАЗМА
URL: https://journals.rcsi.science/0367-2921/article/view/139536
DOI: https://doi.org/10.31857/S0367292122600984
EDN: https://elibrary.ru/BHDLSR
ID: 139536

Cite item

Full Text

Open Access
Restricted Access

Access granted
Restricted Access

Subscription Access

Abstract
About the authors
References
Supplementary files
Statistics

Abstract

The paper presents the study of the spectral densities of random processes in a underdamped system of particles in a trap with effective violation of the symmetry of the interparticle interaction. Such stationary systems can be realized, e.g., for dust microparticles in gas discharges. Analytical relations are proposed for the spectral density of oscillations of both identical and different-sort particles in such systems. The relations obtained are verified by numerical simulation of particle dynamics.

Keywords

dusty plasma, charged particles

References

Schweigert V.A., Schweigert I.V., Melzer A., Homann A., Piel A. // Phys. Rev. Lett. 1998. V. 80. P. 5345.
Hayashi K., Sasa S. // J. Phys. Condens. Matter. 2006. V. 18. P. 2825.
Kronzucker H.J., Szczerba M.W., Schulze L.M., Brit-to D.T. // J. Exp. Bot. 2008. V. 59. P. 2793.
Fleury R., Sounas D.L., Sieck C.F., Haberman M.R., Alù A. // Science. 2014. V. 343. P. 516.
Sukhov S., Shalin A., Haefner D., Dogariu A. // Opt. Express. 2015. V. 23. P. 247.
Ivlev A.V., Bartnick J., Heinen M., Du C.-R., Nosen-ko V., Löwen H. // Phys. Rev. X. 2015. V. 5. P. 011035.
Ваулина О.С., Лисина И.И., Лисин Е.А. // ЖЭТФ. 2015. Т. 148. С. 819.
Metelmann A., Clerk A.A. // Phys. Rev. X. 2015. V. 5. P. 02102.
Bartnick J., Heinen M., Ivlev A.V., Löwen H.J. // J. Phys. Condens. Matter. 2015. V. 28. P. 025102.
Coulais C., Sounas D., Alu A. // Nature. 2017. V. 542. P. 461.
Kryuchkov N.P., Ivlev A.V., Yurchenko S.O. // Soft Matter. 2018. V. 14. P. 9720.
Caloz C., Alu A., Tretyakov S., Sounas D., Achouri K., Deck-Léger Z.L. // Phys. Rev. Appl. 2018. V. 10. P. 047001.
Lavergne F.A., Wendehenne H., Bäuerle T., Bechinger C. // Science. 2019. V. 364. P. 70.
Saha S., Ramaswamy S., Golestanian R. // New J. Phys. 2019. V. 21. P. 063006.
Brandenbourger M., Locsin X., Lerner E., Coulais C. // Nat. Commun. 2019. V. 10. P. 1.
Agudo-Canalejo J., Golestanian R. // Phys. Rev. Lett. 2019. V. 123. P. 018101.
Lisin E.A., Petrov O.F., Sametov E.A., Vaulina O.S., Statsenko K.B., Vasiliev M.M., Carmona-Reyes J., Hyde T.W. // Sci. Rep. 2020. V. 10. P. 1.
Loos S.A., Klapp S.H. // New J. Phys. 2020. V. 22. P. 123051.
Nassar H., Yousefzadeh B., Fleury R., Ruzzene M., Alù A., Daraio C., Norris A.N., Huang G., Haber-man M.R. // Nat. Rev. Mater. 2020. V. 5. P. 667.
You Z., Baskaran A., Marchetti M.C. // Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 20ropean 20. V. 117. P. 19767.
Saha S., Agudo-Canalejo J., Golestanian R. // Phys. Rev. X. 2020. V. 10. P. 041009.
Jiménez-Ángeles F., Harmon K.J., Nguyen T.D., Fen-ter P., De La Cruz M.O. // Phys. Rev. Res. 2020. V. 2. P. 043244.
Kryuchkov N.P., Mistryukova L.A., Sapelkin A.V., Yurchenko S.O. // Phys. Rev. E. 2020. V. 101. P. 063205.
Nikolaev V.S., Timofeev A.V. // Phys. Plasmas. 2021. V. 28. P. 033704.
Fruchart M., Hanai R., Littlewood P.B., Vitelli V. // Nature. 2021. V. 592. P. 363.
Sabass B., Seifert U. // Phys. Rev. Lett. 2010. V. 105. P. 218103.
Soto R., Golestanian R. // Phys. Rev. Lett. 2014. V. 112. P. 068301.
Mallory S.A., Alarcon F., Cacciuto A., Valeriani C. // New J. Phys. 2017. V. 19. P. 125014.
Dzubiella J., Löwen H., Likos C.N. // Phys. Rev. Lett. 2003. V. 91. P. 248301.
Khair A.S., Brady J.F. // Proc. R. Soc. A. 2007. V. 463. P. 223.
Mejía-Monasterio C., Oshanin G. // Soft Matter. 2011. V. 7. P. 993.
Sriram I., Furst E.M. // Soft Matter. 2012. V. 8. P. 3335.
Steffenoni S., Kroy K., Falasco G. // Phys. Rev. E. 2016. V. 94. P. 062139.
Morfill G.E., Ivlev A.V. // Rev. Mod. Phys. 2009. V. 81. P. 1353.
Ivlev A.V., Kompaneets R. // Phys. Rev. E. 2017. V. 95. P. 053202.
Lisina I.I., Vaulina O.S. // European Phys. Lett. 2013. V. 103. P. 55002.
Bartnick J., Kaiser A., Löwen H., Ivlev A.V. // J. Chem. Phys. 2016. V. 144. P. 224901.
Филиппов А.В., Дербенев И.Н. // ЖЭТФ. 2016. Т. 150. С. 1262.
Игнатов А.М. // Физика плазмы. 1996. Т. 22. С. 648.
Khodataev Y.K., Morfill G.E., Tsytovich V.N. // J. Plasma Phys. 2001. V. 65. P. 257.
Khrapak S.A., Ivlev A.V., Morfill G. // Phys. Rev. E. 2001. V. 64. P. 046403.
Usachev A.D., Zobnin A.V., Petrov O.F., Fortov V.E., Annaratone B.M., Thoma M.H., Höfner H., Kretschmer M., Fink M., Morfill G.E. // Phys. Rev. Lett. 2009. V. 102. P. 045001.
Melzer A., Schweigert V.A., Piel A. // Phys. Rev. Lett. 1999. V. 83. P. 3194.
Hutchinson I.H. // Phys. Rev. E. 2012. V. 85. P. 066409.
Kompaneets R., Morfill G.E., Ivlev A.V. // Phys. Rev. E. 2016. V. 93. P. 063201.
Sukhinin G.I., Fedoseev A.V., Salnikov M.V., Rostom A., Vasiliev M.M., Petrov O.F. // Phys. Rev. E. 2017. V. 95. P. 063207.
Фортов В.Е., Храпак А.Г., Храпак P.А., Молот-ков В.И., Петров О.Ф. // УФН. 2004. Т. 174. С. 495.
Fortov V.E., Ivlev A.V., Khrapak S.A., Khrapak A.G., Morfill G.E. // Phys. Rep. 2005. V. 421. P. 1–103.
Ваулина О.С., Петров О.Ф., Фортов В.Е., Хра-пак А.Г., Храпак С.А. Пылевая плазма: эксперимент и теория. Москва: Физматлит, 2009.
Fortov V.E., Morfill G.E. Complex and Dusty Plasmas. CRC Press, 2010.
Райзер Ю.П. Физика газового разряда. М.: Наука, 1992.
Konopka U., Morfill G.E., Ratke L. // Phys. Rev. Lett. 2000. V. 84. P. 891.
Ваулина О.С., Лисин Е.А., Гавриков А.В., Пет-ров О.Ф., Фортов В.Е. // ЖЭТФ. 2010. Т. 137. С. 751.
Ваулина О.С., Адамович К.Г. // ЖЭТФ. 2008. Т. 133. С. 1091.
Ваулина О.С., Адамович К.Г., Петров О.Ф., Фор-тов В.Е. // ЖЭТФ. 2008. Т. 134. С. 367.
Lisin E.A., Timirkhanov R.A., Vaulina O.S., Petrov O.F., Fortov V.E. // New J. Phys. 2013. V. 15. P. 053004.
Vaulina O.S., Lisin E.A. // Phys. Plasmas. 2009. V. 16. P. 113702.
Фортов В.Е., Петров О.Ф., Ваулина О.С., Косс К.Г. // Письма в ЖЭТФ. 2013. Т. 97. С. 366.
Hebner G.A., Riley M.E., Greenberg K.E. // Phys. Rev. E. 2002. V. 66. P. 046407.
Vaulina O.S., Dranzhevski I.E. // Phys. Scr. 2006. V. 73. P. 577.
Ваулина О.С., Лисин Е.А., Саметов Э.А. // ЖЭТФ. 2017. Т. 152. С. 1144.
Sametov E.A., Timirkhanov R.A., Vaulina O.S. // Phys. Plasmas. 2017. V. 24. P. 123504.
Ваулина О.С., Саметов Э.А. // ЖЭТФ. 2018. Т. 154. С. 407.
Vaulina O.S., Lisin E.A., Sametov E.A., Timirkha-nov R.A. // Plasma Fusion Res. 2018. V. 13. P. 1406125.
Лисин Е.А., Ваулина О.С. // ЖЭТФ. 2012. Т. 142. С. 1077.
Лисин Е.А., Ваулина О.С., Петров О.Ф. // ЖЭТФ. 2017. Т. 151. С. 791.
Lisina I.I., Lisin E.A., Vaulina O.S., Petrov O.F. // Phys. Rev. E. 2017. V. 95. P. 013202.
Lisin E.A., Kononov E.A., Sametov E.A., Vasiliev M.M., Petrov O.F. // Molecules. 2021. V. 26. P. 7535.
Саметов Э.А., Лисин Е.А., Ваулина О.С. // Вестник ОИВТ. 2019. Т. 2. С. 33.
Саметов Э.А., Лисин Е.А., Ваулина О.С. // ЖЭТФ. 2020. Т. 157. С. 552.
Ваулина О.С. // Физика плазмы. 2020. Т. 46. С. 368.
Ваулина О.С., Саметов Э.А., Лисин Е.А. // ЖЭТФ. 2020. Т. 158. С. 399.
Ваулина О.С., Саметов Э.А., Лисин Е.А., Лиси-на И.И. // Физика плазмы. 2020. Т. 46. С. 1125.
Игнатов А.М. // Физика плазмы. 2020. Т. 46. С. 213.
Игнатов А.М. // Физика плазмы. 2021. Т. 47. С. 391.
Воронов А.А. Теория автоматического управления. Ч. 2. М.: Высшая школа, 1986.
Ivlev A., Morfill G., Lowen H., Royall C.P. Complex Plasmas and Colloidal Dispersions: Particle-Resolved Studies of Classical Liquids and Solids. Singapore: World Scientific Publishing Company, 2012.
Melzer A., Schweigert V.A., Schweigert I.V., Homann A., Peters S., Piel A. // Phys. Rev. E. 1996. V. 54. P. R46.
Lisin E.A., Vaulina O.S., Petrov O.F. // Phys. Plasmas. 2018. V. 25. P. 013702.
Мальцев А.И. Основы линейной алгебры. М.: Наука, 2005.