Contributo in atti di convegno, 2019, ENG, 10.1007/978-3-030-15096-9_10

Collisional Relaxation and Dynamical Scaling in Multiparticle Collisions Dynamics

Lepri S.; Bufferand H.; Ciraolo G.; Di Cintio P.; Ghendrih P.; Livi R.

Consiglio Nazionale delle Ricerche, Istituto dei Sistemi Complessi, via Madonna del piano 10, Sesto Fiorentino, 50019, Consiglio Nazionale delle Ricerche, Istituto dei Sistemi Complessi, via Madonna del piano 10, 50019, Sesto Fiorentino, Italy, Italy; Consiglio Nazionale delle Ricerche, Istituto dei Sistemi Complessi, via Madonna del piano 10, Sesto Fiorentino, 50019, Consiglio Nazionale delle Ricerche, Istituto dei Sistemi Complessi, via Madonna del piano 10, 50019, Sesto Fiorentino, Italy, Italy; Consiglio Nazionale delle Ricerche, Istituto di Fisica Applicata "Nello Carrara", via Madonna del piano 10, Sesto Fiorentino, 50019, Consiglio Nazionale delle Ricerche, Istituto di Fisica Applicata "Nello Carrara", via Madonna del piano 10, 50019, Sesto Fiorentino, Italy, Italy; Consiglio Nazionale delle Ricerche, Istituto di Fisica Applicata "Nello Carrara", via Madonna del piano 10, Sesto Fiorentino, 50019, Consiglio Nazionale delle Ricerche, Istituto di Fisica Applicata "Nello Carrara", via Madonna del piano 10, 50019, Sesto Fiorentino, Italy, Italy; CEA, IRFM, Saint-Paul-lez-Durance, 13108, CEA, IRFM, 13108, Saint-Paul-lez-Durance, France, France; Dipartimento di Fisica e Astronomia and CSDC, Universitá di Firenze, via G. Sansone 1, Sesto Fiorentino, 50019, Dipartimento di Fisica e Astronomia and CSDC, Universitá di Firenze, via G. Sansone 1, 50019, Sesto Fiorentino, Italy, Italy; Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Firenze, via G. Sansone 1, Sesto Fiorentino, 50019, Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Firenze, via G. Sansone 1, 50019, Sesto Fiorentino, Italy, Italy

We present the Multi-Particle-Collision (MPC) dynamics approach to simulate properties of low-dimensional systems. In particular, we illustrate the method for a simple model: A one-dimensional gas of point particles interacting through stochastic collisions and admitting three conservation laws (density, momentum and energy). Motivated from problems in fusion plasma physics, we consider an energy-dependent collision rate that accounts for the lower collisionality of high-energy particles. We study two problems: (i) the collisional relaxation to equilibrium starting from an off-equilibrium state and (ii) the anomalous dynamical scaling of equilibrium time-dependent correlation functions. For problem (i), we demonstrate the existence of long-lived population of suprathermal particles that propagate ballistically over a quasi-thermalized background. For (ii) we compare simulations with the predictions of nonlinear fluctuating hydrodynamics for the structure factors of density fluctuations. Scaling analysis confirms the prediction that such model belong to the Kardar-Parisi-Zhang universality class.

International workshop on Stochastic Dynamics out of Equilibrium, IHPStochDyn 2017, pp. 364–374, Paris, France, 12 June 2017 through 16 June 2017

Keywords

Multi-particle collision simulation Anomalous transport

CNR authors

Livi Roberto, Lepri Stefano

CNR institutes

IFAC – Istituto di fisica applicata "Nello Carrara", ISC – Istituto dei sistemi complessi