Física (plan 2002) 2020-1

Optativas, Temas Selectos de Termodinámica y Física Estadística III

TEMAS SELECTOS DE TERMODINÁMICA Y FÍSICA ESTADÍSTICA III

La Física Estadística del movimiento activo

Dr. Francisco Javier Sevilla Pérez

Curso optativo 2048 (6 créditos)

Horario martes y jueves de 12:00 a 13:30 hrs en el salón de posgrado 1 del Instituto de Física.

___________________________________________________________________________________

Objetivos: Se ofrecerán cursos especializados relacionados con la termodinámica de los procesos irreversibles.

Se presentarán al alumno los conceptos básicos para abordar temas de sistemas alejados del equilibrio. Se dará un enfásis a los sistemas conformados por partículas activas, estas absorben energía de su medio circundante para transformarla en movimiento autónomo, característica que los hace de mucho interés para explorar los conceptos de la física estadística alejada del equilibrio.

__________________________________________________________________________________

La evaluación del curso consistirá de:

a) tareas que corresponderán al 40% de la calificación final

c) Plantear un problema de investigación en relación a los temas presentados en el curso que corresponderá a un 60% de la calificación final

Temario

1. Movimiento Browniano

1.1 Límite de dinámica sobreamotiguada

1.1.1 Descripción de Langevin: Ecuación de Langevin

1.1.2 Solución numérica de la ecuación de Langevin

1.1.3 Descripción de Einstein: Ecuación de Smoluchowski-Einstein

1.1.4 Métodos de solución de la ecuación Smoluchowski-Einstein

1.2 Dinámica subamortiguada

1.1.1 Descripción de Langevin: Ecuación de Langevin

1.1.2 Solución numérica de la ecuación de Langevin

1.1.3 Ecuación de Kramers-Fokker-Planck

1.1.4 Métodos de solución de la ecuación de Kramers-Fokker-Planck

1.3 Movimiento Browniano confinado

1.3.1 Obtención numérica de los estados estacionario de la ecuación de Langevin

1.3.2 Obtención analítica de los estados estacionario de la ecuación de Kramers-Fokker-Planck

2. Movimiento activo

2.1 Introducción

2.2 Partículas autopropulsadas y patrones de movimiento activo

3. Modelos que describen patrones de movimiento activo

3.1 Movimiento activo Browniano

3.1.1 Ecuación de Langevin

3.1.2 Ecuación de Fokker-Planck

3.1.3 Métodos aproximados de solución

3.2 Movimiento “run-and-tumble”

3.1.1 Ecuación de Langevin

3.1.2 Ecuación de Fokker-Planck

3.1.3 Métodos aproximados de solución

3.3. Otros modelos que describe movimiento activo

3.4 Movimiento activo confinado.

Bibliografía

1. N. G. van Kampen, Stochastic processes in physics and chemistry (North Holland, Amsterdam, 2007) 3rd edition.

2. C.W. Gardiner, Handbook of stochastic methods (Springer-Verlag, Berlin, 2004) 3rd edition.

3. N. Wax (editor), Selected papers on noise and stochastic processes (Dover, New York, 2003).

4. H. Risken, The Fokker-Planck equation: Methods of solution and applications, 2nd edition, Springer-Verlag 1989.

5. Vicenç Méndez, Daniel Campos, Frederic Bartumeus, Stochastic Foundations in Movement Ecology: Anomalous Diffusion, Front Propagation and Random Searches (2014), Springer-Verlag Berlin Heidelberg.

6. C. Bechinger, R. Di Lenoardo, H. Lowën, C. Reichhardt, G. Volpe, G Volpe, Active particles in complex and crowded environments, Reviews of Modern Physics 88, 045006 (2016).

7. G. Volpe, S. Gigan, G. Volpe. Simulation of the active Brownian motion of a microswimmer, American Journal of Physics 82, 659 (2014).