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Thermodynamic formalism and large deviation functions in continuous time Markov dynamics - 13/02/08

Doi : 10.1016/j.crhy.2007.05.005 
Vivien Lecomte b , Cécile Appert-Rolland a, , Frédéric van Wijland b
a Laboratoire de physique théorique (CNRS UMR8627), bâtiment 210, université Paris-sud 11, 91405 Orsay cedex, France 
b Laboratoire matière et systèmes complexes, (CNRS UMR7057), université Denis-Diderot (Paris VII), 10, rue Alice-Domon et Léonie-Duquet, 75205 Paris cedex 13, France 

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Abstract

The thermodynamic formalism, which was first developed for dynamical systems and then applied to discrete Markov processes, turns out to be well suited for continuous time Markov processes as well, provided the definitions are interpreted in an appropriate way. Moreover, it can be reformulated in terms of the generating function of an observable, and then extended to other observables. In particular, the simple observable K giving the number of events occurring over a given time interval turns out to contain already the signature of dynamical phase transitions.

For mean-field models in equilibrium, and in the limit of large systems, the formalism is rather simple to apply and shows how thermodynamic phase transitions may modify the dynamical properties of the systems. This is exemplified with the q-state mean-field Potts model, for which the Ising limit   is found to be qualitatively different from the other cases. To cite this article: V. Lecomte et al., C. R. Physique 8 (2007).

Le texte complet de cet article est disponible en PDF.

Résumé

Le formalisme thermodynamique, qui a dʼabord été développé dans le cadre des systèmes dynamiques puis appliqué aux processus de Markov, sʼavère également pertinent pour les dynamiques de Markov en temps continu, à condition toutefois dʼinterpréter les définitions en jeu de façon appropriée. Ce formalisme peut être reformulé en termes de fonction génératrice dʼune observable, puis étendu à dʼautres observables. En particulier, lʼobservable K donnant le nombre dʼévénements ayant lieu dans un intervalle de temps donné, bien que très simple, contient déjà la signature de transitions de phases dynamiques.

Pour les modèles de champ moyen à lʼéquilibre, et dans la limite des grands systèmes, le formalisme peut sʼappliquer simplement et montre comment les transitions de phase thermodynamiques peuvent affecter les propriétés dynamiques de ces systèmes. Cela est illustré sur le cas du modèle de Potts en champ moyen, et il sʼavère que le cas dʼIsing diffère qualitativement des autres cas. Pour citer cet article : V. Lecomte et al., C. R. Physique 8 (2007).

Le texte complet de cet article est disponible en PDF.

Keywords : Thermodynamic formalism, Large deviations, Chaos

Mots-clés : Formalisme thermodynamique, Grandes déviations, Chaos


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Vol 8 - N° 5-6

P. 609-619 - juin 2007 Retour au numéro
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