Statistical mechanics of systems with long-range interactions and negative absolute temperature
研究了一个生活在有界相空间中的具有长程相互作用的哈密顿模型。它示出，通过分析计算，存在一个能量区间中的微正则熵是一个递减的凸函数的总能量，这意味着系综等价违反了在负温度制度。然后通过分子动力学模拟研究了该模型的平衡性质：首先，对微正则系综重建了热量曲线，并与解析预测进行了比较，观察到动量的广义Maxwell-Boltzmann分布;然后，明确地表明了微正则描述和正则描述之间的不等价性。此外，通过数值研究验证了涨落耗散定理的有效性，也在负温度和区域中的两个合奏是不等价的。
2019-04-30 cond-mat.stat-mech
The stumbling block of the Gibbs entropy: the reality of the negative absolute temperatures
平衡热力学的第二个Tisza-Callen假设指出，对于任何系统，存在系统的广泛参数的函数，称为熵，定义为所有平衡态，并具有这样的性质，即在没有约束的情况下，广泛参数所假定的值是那些在受约束的平衡态的流形上最大化熵的值。通过分析正负绝对温度系统的演化，我们证明了玻尔兹曼熵公式满足这一假设，而吉布斯熵公式不满足这一假设。因此，吉布斯公式不是熵的普遍有效的表达式。反之亦然，如果我们通过反证法假设某些热力学系统的平衡态是由吉布斯公式而不是玻尔兹曼公式决定的，这意味着这样的系统有宏观涨落，因此没有达到热力学平衡。
2015-09-26 cond-mat.stat-mech
Absolute negative mobility in evolution
研究了一类具有时间波动适应度景观适应度景观的种群遗传模型。我们的数值计算表明，一个反直觉的行为发生在系统的演化速度下降的选择压力从零增加。这种现象可以通过与颗粒流中的绝对负迁移率类比来理解。并对演化方向作了唯象解释。
2020-01-17 cond-mat.stat-mech q-bio.PE
Absolute negative mobility induced by white Poissonian noise
研究了在对称周期势场中运动的惯性布朗粒子在对称无偏时间周期外力和有偏泊松白散粒噪声（平均F非零）作用下的输运性质.通过改变散粒白噪声的参数，可以方便地控制输运方向和整体非线性响应行为。在定制的参数制度，我们发现，该响应是相反的，这样的白散粒噪声的应用的平均偏差F。因此，这种非常的传输特性模拟了非线性绝对负迁移率（ANM）状态。此外，这种白散粒噪声驱动的ANM相对于散粒噪声尖峰的统计是鲁棒的。我们的研究结果可以检查和证实实验使用的设置，由一个单一的反向和电容分流的约瑟夫森结设备。
2013-01-30 cond-mat.stat-mech
Comment on "Consistent thermostatistics forbids negative absolute temperatures"
在这篇评论中，我们认为，负绝对温度是一个既定的概念，系统与有界谱。它们不仅与热力学相一致，而且对于反转布居的热平衡的一致描述来说，甚至是不可避免的。
2014-07-15 cond-mat.quant-gas cond-mat.stat-mech quant-ph
Statistical Mechanics of Systems with Negative Temperature
负绝对温度是物质物理学，特别是统计物理学吗？我们提供的证据表明，我们当然可以肯定地回答这个烦恼quaestio。统计力学在近一个半世纪的时间里研究的绝大多数模型都表现出正的绝对温度，因为它们的熵是能量的非减函数。半个多世纪以前，人们已经认识到，对于某些物理系统，如不可压缩流体、核磁链、激光、冷原子和光波导，情况可能并非如此。我们回顾这些例子，并讨论其特有的热力学性质，这已与存在的热力学制度，其特征在于负绝对温度。正如在这篇评论中所报道的，熵的定义所固有的模糊性一再引起了关于将负温度状态视为真正的热力学平衡状态的可能性的激烈争论。在这里，我们表明，负的绝对温度是符合平衡以及非平衡热力学。特别是，温度测量学、循环变换热力学、系综等效、涨落耗散关系、响应理论甚至输运过程都可以重新表述，以包括它们，从而消除对它们的例外性的任何偏见，通常被认为是瞬态亚稳效应的表现。
2021-03-23 cond-mat.stat-mech
Asymmetry in shape causing absolute negative mobility
我们提出了一个简单的经典概念的纳米器件工作在一个绝对负迁移率（ANM）制度：ANM发生所需的最小空间不对称嵌入在几何形状的传输粒子，而不是在通道设计。这使得设备工程大大简化，从而为ANM的实际实现铺平了道路。我们的模型设备的操作条件和性能进行了研究，数值和分析。
2010-10-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech
Inconsistent thermostatistics and negative absolute temperatures
大量的实验和理论工作表明，自旋系统和超冷量子气体中存在负绝对温度。在这里，我们澄清，这样的发现可以归因于使用一个流行的但不一致的熵定义，违反了基本的热力学关系，并未能产生合理的结果，简单的分析听话的经典和量子系统。在一个数学上一致的热力学形式主义，基于熵的概念，最初由吉布斯，绝对温度仍然是积极的，即使是有限的频谱系统。我们解决虚假的论点反对吉布斯形式主义和简要评论效率大于1的热机。
2013-04-07 cond-mat.stat-mech quant-ph
Negative Absolute Temperature for Motional Degrees of Freedom
绝对温度是热力学中的基本温标，它通常是正的。然而，在特殊条件下，负温度--高能态比低能态被占据更多--也是可能的。到目前为止，这种状态已经在有限的，离散的光谱局域系统中得到了证明。在这里，我们能够为运动自由度准备一个负温度状态。通过剪裁玻色-哈伯德哈密顿量，我们创建了一个吸引相互作用的超冷玻色子系综在负温度下，是稳定的对崩溃的任意原子数。准动量分布在上能带边缘处形成尖峰，揭示了多个晶格位置上的热平衡和玻色子相干性。负温度意味着负压力，并为冷原子开辟了新的参数机制，使新的多体状态和违反直觉的效应成为可能，如卡诺引擎高于单位效率。
2012-11-02 cond-mat.quant-gas cond-mat.stat-mech
Anomalous transport in driven periodic systems: distribution of the absolute negative mobility effect in the parameter space
绝对负迁移率是反常输运行为中最矛盾的形式之一。乍一看，它与叠加原理和热力学第二定律相矛盾，然而，它迷人的性质桥接了非线性和非平衡，其中这些基本规则不再有效。考虑了具有绝对负迁移率的受驱周期系统中的非线性布朗运动的一个范例模型。由于该模型具有复杂的多维参数空间，迄今为止对该异常输运特征的研究大多局限于单例研究。相比之下，在这里我们收获GPU超级计算机来分析参数空间中负迁移率的分布。我们考虑近$10^9$参数制度，讨论如何出现负迁移率取决于系统参数，以及提供最佳的，它发生的最频繁。
2022-06-07 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Mean-field theory of the DNLS equation at positive and negative absolute temperatures
Institute for Complex Systems and Mathematical Biology（复杂系统与数学生物学研究所）；University of Aberdeen（阿伯丁大学）
本文提出基于大系综配分函数近似的平均场理论，用于描述正负绝对温度下的DNLS方程平衡态与亚稳态，通过与数值结果对比验证了该方法的有效性，并在高温极限下给出了平衡可观测量的显式表达式。
2026-03-31 cond-mat.stat-mech nlin.CD
Suppressed absolute negative conductance and generation of high-frequency radiation in semiconductor superlattices
我们发现，在半导体超晶格中的空间电荷不稳定性（电场域）是由小的恒定和大的交变电场诱导的绝对负电导的属性。我们提出了有效的方法来抑制这种破坏性的现象，以获得在微波和太赫兹频率在室温下工作的设备中产生。我们从理论上证明了一个无偏的超晶格与适度的掺杂受到微波泵浦场提供了一个强大的增益在第三，第五，第七等谐波的泵浦频率在抑制域的条件下。
2006-04-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech
Vortex density waves and negative absolute resistance in patterned superconductors
本文从理论上研究了具有障碍物阵列的超导薄膜中涡旋的动力学相。通过一系列的分子动力学模拟和解析计算，我们证明了在很宽的参数范围内存在类似孤子的涡旋密度波。这些波是由自组装相分离过程引起的强烈非线性密度波动的运动涡旋物质超过一定的临界驱动电流。在高涡流浓度下，波以近似与电流无关的速度移动，导致电压-电流特性中的宽平台。在更强的驱动下，涡流系统进入完全堵塞（零电压）阶段。通过结合交流和直流驱动，涡旋密度波和堵塞相位之间的相互作用导致观察到的负绝对迁移率的涡旋，这诱导超导膜进入负电阻状态。
2011-07-08 cond-mat.stat-mech cond-mat.supr-con
Communicability and multipartite structures in complex networks at negative absolute temperatures
我们在这里提出了一种方法，清楚地确定网络中的多部子图。该方法是基于最近推出的概念的可通信性，它非常清楚地识别社区在一个复杂的网络。我们在这里表明，而在一个积极的温度的可通性是有用的社区识别，在一个负的温度的可通性是有用的，在multipartitite子图的可通性;后一个量两个节点之间是积极的，当两个节点属于同一个子图，是负的。该方法能够发现“几乎”多方结构，其中社区间的连接大大超过内部连接。我们说明了这项工作的现实生活中的食物网和蛋白质-蛋白质相互作用网络的相关性。
2009-05-26 cond-mat.stat-mech physics.soc-ph
Nonlinear response of inertial tracers in steady laminar flows: differential and absolute negative mobility
本文研究了在热噪声和外力作用下，二维不可压缩层流中惯性示踪剂的迁移率和扩散系数。我们表明，广泛的数值模拟，示踪剂的力-速度关系，在非线性制度，显示复杂和丰富的行为，包括负微分和绝对流动性。这些效应依赖于惯性和作用力之间的微妙耦合，这会导致示踪剂以与作用力相反的速度持续存在于相空间的特定区域。在非平衡响应理论的框架中重新审视这种耦合的相关性，将广义爱因斯坦关系应用于我们的系统。本文还讨论了实验观测这些结果的可能性。
2016-10-04 cond-mat.stat-mech physics.flu-dyn
Absolute negative mobility of an active tracer in a crowded environment
本文通过微观理论揭示活性示踪粒子在拥挤晶格环境中出现绝对负迁移率的机制，解析计算其速度并确定参数条件，同时阐明其与负微分迁移率的关系。
2022-12-02 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Memory-induced absolute negative mobility
本研究通过有效质量方法分析受驱布朗粒子在周期势与相关热噪声中的运动，发现系统记忆可诱导绝对负迁移率效应，即粒子净运动方向与平均力相反。
2024-05-28 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Coexistence of absolute negative mobility and anomalous diffusion
使用广泛的数值研究，我们证明了布朗粒子的绝对负迁移率（即净运动到与零偏置附近作用的恒定偏置力相反的方向）确实与异常扩散共存。后者的特点是在一个非线性缩放与时间的粒子位置的均方差。这种反常扩散包括“相干”运动（即位置动力学x（t）在演化时间上接近恒定色散）、弹道扩散、次扩散、超扩散和超扩散。在提供这种共存的证据，我们考虑一个范式模型的惯性布朗粒子移动的一维对称周期性的潜力被驱动的无偏的时间周期性的力量和一个恒定的偏置。这种设置允许各种不同的物理实现。
2019-05-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Spontaneous rectification and absolute negative mobility of inertial Brownian particles induced by Gaussian potentials in steady laminar flows
本文研究了二维高斯势作用下，惯性布朗粒子在定常层流中的输运问题。通过大量的数值模拟，发现输运敏感地依赖于外力和高斯势。在定制的参数制度，系统表现出丰富多样的输运行为。在没有任何外部驱动力的情况下，粒子的自发整流可以通过高斯势的空间位置来操纵。此外，当电势位于细胞流的中心时，系统表现出绝对负迁移率（ANM），即，颗粒可以在与恒定力相反的方向上移动。更重要的是，高斯势诱导的ANM现象在较宽的系统参数范围内具有较强的鲁棒性，并且随着系统参数的优化，ANM现象可以进一步得到加强，这为相关实验的实施奠定了基础。
2019-09-20 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Notes on heat engines and negative temperatures
我们表明，卡诺循环之间的正的正则温度浴和负的正则温度浴的效率等于1。由此可见，负的规范温度不能等同于绝对温度。我们用变化磁场中的自旋来说明这一点。
2016-06-16 cond-mat.stat-mech
Anti-shielding Effect and Negative Temperature in Instantaneously Reversed Electric Fields and Left-Handed Media
本文讨论了反屏蔽效应、负绝对温度与瞬时反转电场和左手介质中超光速光传播之间的关系。外电场的瞬时反转可使电偶极子处于负绝对温度状态，从而产生负的电磁场有效质量项（即电磁场有效质量项）。例如，在负温度介质内传播的电磁场将获得假想的静止质量），据说这导致光在该抗屏蔽电介质中传播的潜在超发光效应。在左手介质中，这种现象也可能出现。
2003-02-18 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Tunable particle separation via deterministic absolute negative mobility
粒子分离技术是科学和工程的许多领域的焦点。在食品工业中，可以借助分离方案来防止有害的细菌活动。在医疗保健中，分离技术用于区分癌症和健康细胞，或用于治疗阿尔茨海默病和帕金森病。考虑在周期势场中运动的不同大小的布朗粒子云，它们受到无偏驱动和恒定力的作用。我们揭示了一个有效的分离策略，通过负迁移率的反直觉效果时，一个给定的大小的颗粒在相反的方向上所施加的恒定的力进行运输。我们证明了一个可调的分离解决方案，其中进行分离的颗粒的大小可以通过施加到系统的外力的参数的变化来控制。这种方法是朝着即时护理芯片实验室设备发展的重要一步。
2020-08-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Negative-temperature Fourier transport in one-dimensional systems
研究了一类具有负绝对温度的一维扩散系统的非平衡稳态。考虑了顺磁自旋系统、哈密顿转动链和一维离散线性薛定谔方程的情形。实施合适的储层模型以在链端处施加给定的（可能为负的）温度。我们表明，傅立叶定律的现象学描述可以始终如一地描述不寻常的运输制度的温度分布是完全或部分在负温度区域。负温度傅立叶输运观察确定性和随机动力学，它可以推广到耦合输运时，两个或两个以上的热力学电流流过系统。
2021-05-25 cond-mat.stat-mech
On Negative Mass, Partition Function and Entropy
Federal University of São Carlos（圣卡洛斯联邦大学）
本文通过引入虚速度而非负温度来实现配分函数和熵的收敛，提出了一种更合理的物理解释。
2023-11-14 cond-mat.stat-mech gr-qc hep-th
Active fluctuations drive inertia-free absolute negative mobility in soft and living matter
University of Silesia（西里西亚大学）；University of Augsburg（奥格斯堡大学）；Max Planck Institute for the Physics of Complex Systems（马克斯·普朗克复杂系统物理研究所）
研究发现一维耗散系统中可通过主动波动实现绝对负移动性，为生物细胞传输行为和微观分离策略提供新思路。
2026-10-14 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Gibbs, Boltzmann, and negative temperatures
在最近的一篇论文中，Dunkel和Hilbert [Nature Physics 10，67-72（2014）]使用吉布斯的熵定义来提供“一致的热统计学”，其禁止负绝对温度。在这里，我们认为吉布斯熵不能满足热力学的一个基本要求，即当两个物体处于热平衡时，它们应该处于相同的温度。玻尔兹曼的熵定义满足这个检验，而且在热力学极限下可以证明满足Dunkel和Hilbert的一致性准则。因此，在能谱有界的系统中，负温度是不可避免的。
2014-07-17 cond-mat.stat-mech
Mechanism of self-organization in point vortex system
讨论了无界二维点涡系统的自组织机制。利用Klimontovich形式推导了具有正负涡的系统的动力学方程。类似于Fokker-Planck碰撞项，得到的碰撞项由扩散项和漂移项组成。结果表明，负绝对温度下二维点涡系统的自组织机制主要由漂移项提供。正涡和负涡被漂移项分别推向相反的方向。其结果是，众所周知的，两个孤立的团块，分别与积极和消极的涡流，形成一个平衡分布。无论涡的种类是单符号还是双符号，碰撞项都具有以下物理性质：（1）当系统达到一个准定态，接近于负绝对温度的热平衡态时，$d ω/ d ψ$的符号都是正的，其中$ω$是涡量，$ψ$是流函数.在这种情况下，扩散项使平均场能量减小，而漂移项使平均场能量增大，总的平均场能量是守恒的。(ii)同样，扩散项使玻尔兹曼熵增大，漂移项使玻尔兹曼熵减小，总的熵产生率为正或零（$H$定理），保证系统弛豫到熵产生为零的全局热平衡状态。
2017-05-12 cond-mat.stat-mech
Langevin equation in systems with also negative temperatures
本文讨论了在非标准系统中，即当哈密顿量的动力学部分不是通常的二次函数时，如何导出朗之万方程。这种推广还允许考虑具有负绝对温度的情况。我们首先给出了一些唯象的参数表明的形状的粘性漂移，取代通常的线性粘性阻尼，其与扩散系数调制的白噪声项的关系。作为第二步，我们实现了一个程序来重建的漂移和扩散项的LE从嵌入在一个大的哈密顿系统的重粒子的动量的时间序列。我们的重建结果与现象学的论点是一致的。将该方法应用于具有负温度的系统，我们可以观察到，在这种情况下也存在一个合适的朗之万方程，该方程是用精确的协议获得的，能够以适当的方式再现慢变量的统计特征。换句话说，即使在这种情况下，具有负温度的系统也不会显示任何病理。
2018-04-11 cond-mat.stat-mech
Cavitation on single electron bubbles in liquid helium at small negative pressure
负压下的液氦为研究凝聚介质中的宏观量子成核现象提供了一种独特的可能性。我们分析了在低至绝对零度的低温下单电子泡的量子空穴率。能量耗散和声发射过程导致了正常流体$^3$ He和超流体$^4$ He在热量子交叉温度以下量子空化率的不同温度行为。讨论了快速形核线在温压相图中的位置。
2022-03-03 cond-mat.other cond-mat.stat-mech
Negative Kelvin temperatures in stock markets
本文提出了一个将物理变量与金融变量联系起来的自旋模型。本文首次将负绝对温度的概念引入到股票市场的动力学中，并在物理变量和金融变量之间建立了严格的形式类比。在此基础上，应用负温度评估算法对2002年11月至今纽约证券交易所的股票行情进行了分析。我们发现负温度峰值的大小与随后的指数移动相关。此外，一定的自相关函数随着温度的增加而衰减。由于模型假设指出了这种相似性的可能性，因此努力寻找与已知物理过程相似的模式。发现了一些类似于唯象热力学中已知过程的情况，即粒子数反转和磁热效应。
2013-02-03 cond-mat.stat-mech q-fin.ST
