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Wave spectroscopy in a driven granular material
Indexado
WoS WOS:000814371000005
Scopus SCOPUS_ID:85132409576
DOI 10.1098/RSPA.2022.0014
Año 2022
Tipo artículo de investigación

Citas Totales

Autores Afiliación Chile

Instituciones Chile

% Participación
Internacional

Autores
Afiliación Extranjera

Instituciones
Extranjeras


Abstract



Driven granular media constitute model systems in out-of-equilibrium statistical physics. By assimilating the motions of granular particles to those of atoms, by analogy, one can obtain macroscopic equivalent of phase transitions. Here, we study fluid-like and crystal-like two-dimensional states in a driven granular material. In our experimental device, a tunable magnetic field induces and controls remote interactions between the granular particles. We use high-speed video recordings to analyse the velocity fluctuations of individual particles in stationary regime. Using statistical averaging, we find that the particles self-organize into collective excitations characterized by dispersion relations in the frequencywavenumber space. These findings thus reveal that mechanical waves analogous to condensed matter phonons propagate in driven granular media. When the magnetic coupling is weak, the waves are longitudinal, as expected for a fluid-like phase. When the coupling is stronger, both longitudinal and transverse waves propagate, which is typically seen in solid-like phases. We model the dispersion relations using the spatial distribution of particles and their interaction potential. Finally, we infer the elastic parameters of the granular assembly from equivalent sound velocities, thus realizing the spectroscopy of a granular material.

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Disciplinas de Investigación



WOS
Multidisciplinary Sciences
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SciELO
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Publicaciones WoS (Ediciones: ISSHP, ISTP, AHCI, SSCI, SCI), Scopus, SciELO Chile.

Colaboración Institucional



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Autores - Afiliación



Ord. Autor Género Institución - País
1 Berhanu, Michael Hombre Université Paris Cité - Francia
Univ Paris Cite - Francia
2 Merminod, Simon Hombre Harvard University - Estados Unidos
3 CASTILLO-BAUTISTA, GUSTAVO EMILIO Hombre Universidad de O’Higgins - Chile
Universidad de O`Higgins - Chile
4 Falcon, Eric Hombre Université Paris Cité - Francia
Univ Paris Cite - Francia

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Financiamiento



Fuente
Université Paris Cité and Fondecyt

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Agradecimientos



Agradecimiento
This research was supported by Université Paris Cité and Fondecyt grant no. 11200464 (G.C.). Acknowledgements

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