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1 SPEC - UMR3680 - Service de physique de l-état condensé

Abstract : Collective motion, such as flocks of birds or shoals of fish, is ubiquitous in nature. Physicists describe such fundamentally out-of-equilibrium phenomena with the new conceptual background of polar active matter. It is a system of polar particles, i.e. enable to use provided energy in order to move in their own directions. We have set up an 2D experimental system of vibrated polar disks that interact only by contact. These disks behave as random walkers, whose trajectories are characterized by a persistence length greater than their size and controlled by the angular fluctuations of their polarity. The interplay between the hard-core repulsion and the persistence of the motion leads to complex alignment modes. For instance, only 10% of the binary collisions correspond to an effective ferromagnetic alignment. Yet, we have observed spontaneous collective motion inside the system characterized by giant fluctuations of density. These results reveal the robustness of the polar order observed in theoretical and numerical models of 2D polar active matter on substrate.

Résumé : Les mouvements collectifs observés dans la nature, tels les nuées d-étourneaux ou les bancs de poissons, peuvent être décrits dans le cadre d-un nouveau type de matière condensée fondamentalement hors d-équilibre : la matière active polaire. Elle est constituée de particules, dites polaires, capables d-utiliser de l-énergie qu-on leur injecte pour se mouvoir dans une direction propre. Nous avons réalisé un système bidimensionnel de disques polaires soumis à une vibration homogène qui n-interagissent que par contact. Ces disques se comportent comme des marcheurs aléatoires, dont les trajectoires présentent une longueur de persistance grande devant leur taille et contrôlée par les fluctuations angulaires de la polarité des disques. Les modes d-alignement résultant du couplage entre la persistance du mouvement et l-interaction de coeur dur entre les particules sont complexes. En particulier, nous observons que seules 10% des collisions se traduisent par un alignement effectif de type ferromagnétique. Pourtant, nous observons l-émergence de mouvements collectifs spontanés au sein du système caractérisés par des fluctuations géantes de densité. Ces résultats montrent la robustesse de l-ordre polaire observé dans les modèles théoriques et numériques de la matière active polaire 2D sur substrat.

en fr

Keywords : out-of-equilibrium statistical physics active matter granular medium collective motion polarity alignment giant fluctuations of density

Mots-clés : Physique statistique hors-équilibre matière active milieu granulaire mouvements collectifs polarité alignement fluctuations géantes de densité





Autor: Julien Deseigne -

Fuente: https://hal.archives-ouvertes.fr/



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