区别于分子气体，稀疏的颗粒体系或者说颗粒气体需要持续的能量输入以平衡其内部非弹性碰撞造成的能量损失，如此才能保持其稳定的状态。因此颗粒气体本质上是一个非平衡体系，其远离平衡态的特性使得无法在分子气体中实现的麦克斯韦妖现象能够在颗粒气体中观测到，即能在连通双仓体系中观测到高速运动和低速运动颗粒的自然分聚现象。

　　最近的研究发现，通过在类似的双仓实验中放入两种不同大小或质量的颗粒，可以观测到两种颗粒在双仓中的循环聚集现象。这种双分散颗粒气体在双仓体系中的振荡行为，说明颗粒物质不仅能产生空间有序的斑图，也能产生时间有序的振荡结构，使得此体系有望与B-Z反应媲美，成为另一个非平衡态和非线性物理的模型体系。然而，对于颗粒气体的这一振荡行为，一直以来都缺乏全面准确的理解。

　　中科院物理研究所北京凝聚态物理国家实验室（筹）厚美瑛研究组对该振荡现象进行了深入的研究，并取得了一系列的研究成果。他们的研究发现，体系的振荡行为（OSC态）与著名的反巴西果现象没有必然关系，而是由两种颗粒不对等的碰撞性质驱动的，并且阐明了体系从均匀态到振荡态的转变是一种Hopf分岔行为（Phys. Rev. Lett. 100, 068001 2008）。

　　他们通过进一步的分子动力学数值模拟研究发现，体系中还存在另一种新的退化振荡现象（d-OSC态），即较大的颗粒主要聚集在其中一仓内，只有很少一部分跟随较小的颗粒在双仓中振荡（Phys. Rev. E 79, 052301 2009）。OSC态对应相平面上的单一极限环，而d-OSC态对应一组中心对称的双极限环。d-OSC态以及从OSC态到d-OSC态的转变的内在机理仍不清楚。

　　最近，该研究组李寅阊博士、刘锐博士和厚美瑛研究员通过实验研究证实了d-OSC态的存在，并通过一种流通量理论模型解释了这种振荡行为，相关的研究结果表明从OSC态到d-OSC态的转变是一种同宿轨道分岔行为。他们在研究中还发现，噪声（体系的涨落）在体系各态之间的相互转变过程中有着非常显著的效应，如随机共振、吸引子之间的跳跃、小范围慢过程的跨越等等。其中在OSC态到d-OSC态的转变点附近，噪声会导致OSC态单一极限环上较近的两点之间或者d-OSC态的双极限环之间的跳跃，使得此两种振荡态无法被区别开来，形成一种低频发散的随机振荡现象。这种随机振荡现象在二维同宿轨道分岔体系中是首次被报道。相关结果发表在（Phys. Rev. Lett. 109, 198001 2012）。

　　图1. 双仓双分散颗粒气体体系的实验和理论相图：均匀态HOM，完全振荡态OSC，非对称聚集态ASC，退化振荡态d-OSC及小颗粒近均匀分布态s-HOM，灰色框为实验发现的随机振荡区域。

　　图2. 振荡态时序截图：OSC态(a)-(d)，d-OSC态(e)-(h)。

　　图3. 理论模型计算给出的同宿轨道分岔点附近的d-OSC态及OSC态相轨。

　　图4. 同宿轨道分岔点附近噪声导致的跳跃现象：(a) d-OSC态，(b) d-OSC极限环之间的跳跃行为，(c) 临界点处不可区分的d-OSC和OSC行为，(d) OSC极限环上两点间的跳跃行为，(e) OSC态。