Étude expérimentale des fluctuations de puissance injectée et dissipée dans les systèmes stochastiques hors d'équilibre
Sergio Cilberto
Laboratoire de Physique, ENS Lyon
Nous étudions expérimentalement les fluctuations du travail effectué par une force externe sur un oscillateur harmonique en contact avec un bain thermique [1-3] et sur une particule Brownienne confinée par un potentiel avec une forte non-linéarité [4]. Nous mesurons aussi les fluctuations de la chaleur dissipée vers le bain thermique par ces systèmes. L'analyse des données expérimentales est faite dans le contexte des théorèmes de fluctuations (TF), qui prédisent l'existence d'une certaine symétrie entre la probabilité d'observer des fluctuations positives et celle d'observer des fluctuations négatives de la puissance injectés ou dissipée. Nous rappelons brièvement les prédictions de ces théorèmes et nous les comparons aux résultats expérimentaux.
En particulier nous discutons les corrections de temps fini, c'est à dire le temps caractéristique de mesure au-delà du quel les prédictions de TF sont effectivement vérifiées. En fonction de la variable considérée la convergence des mesures aux prédictions peut être plus au moins rapide. Nous montrons que pour les fluctuations de la production totale d'entropie les prédictions de TF sont vérifiés pour tous les temps [5]. Les implications de ces résultats pour les applications sont enfin discutées [3].
- [1] Work Fluctuation Theorems for Harmonic Oscillators, F. Douarche, S. Joubaud, N. B. Garnier, A. Petrosyan, and S. Ciliberto, Phys. Rev. Lett. 97 (14), 140603 (2006).
- [2] Fluctuation theorems for harmonic oscillators, S Joubaud, N B Garnier and S Ciliberto, J. Stat. Mech. P09018 (2007).
- [3] Experimental study of work fluctuations in a harmonic oscillator Sylvain Joubaud, Nicolas Garnier, Frederic Douarche, Artyom Petrosyan, Sergio Ciliberto, C. R. Physique 8, 518 (2007)
- [4] Work and dissipation fluctuations near the stochastic resonance of a colloidal particle, Pierre Jop, Sergio Ciliberto, Artem Petrosyan, arXiv:0711.3543
- [5] Fluctuations of the total entropy production in stochastic systems, Sylvain Joubaud, Nicolas Garnier, Sergio Ciliberto, arXiv:0711.2388
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CONFÉRENCES
New Challenges in Turbulence Research VII, École de Physique des Houches, 10 Février 2025
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