Transferência de energia em meios modulados e transporte de partículas em catracas

Abstract

Resumo: Neste trabalho apresentamos um estudo sobre a dinâmica da transferência de energia em meios modulados e o transporte de partículas através dos múltiplos poços de um potencial assimétrico conhecido como catraca1. O modelo de estudo é caracterizado por um sistema de interesse, representado por uma partícula sujeita a um potencial do tipo catraca, interagindo com um número N finito de osciladores harmônicos que modelam um meio discreto, onde o espectro de frequências é bastante estruturado. A dinâmica da transferência de energia foi estudada em detalhes como função do número N de osciladores do meio. Observamos que para valores baixos de N o meio pode induzir a transferência da partícula de um poço do potencial para outro. Neste regime de N verificamos que quando os efeitos da dissipação surgem, o sistema apresenta uma dinâmica caótica. Mostramos também que a energia média do sistema decai no tempo obedecendo uma lei de potência. No estudo referente ao transporte de partículas constatamos que a mobilidade máxima ocorre no limite onde os passeios de Lévy, responsáveis pelo comportamento super-difusivo, deixam de existir.

Abstract: This work presents a study about the energy transfer dynamics in modulated environments, and the transport of particles in multiple asymmetric well potentials, known as ratchets. The model is described by a main system, represented by a particle under the influence of the ratchet potential, interacting with an environ ment composed of a finite number N of uncoupled harmonic oscillators where the frequencies spectrum is highly structurated. The energy transfer dynamics between system and environment was studied in details as a function of the number of oscillators N of the environment. For low values of N, it is observed that the environment induces a particle transfer between different potential wells. In this N regime, a chaotic dynamics for the system particle occur when dissipation effects emerge. We also show that the rate of decay of the mean energy from the system obeys a power law. The particles transport along the ratchet potential shows a maximal mobility at the border line when Levy walks, responsible for the superdiffusive behavior, disappear.