Se déplacer ensemble tout en violant la troisième loi de Newton : comment les interactions non réciproques influencent le mouvement collectif

Le modèle de Vicsek constitue un modèle paradigmatique de la matière active, fournissant un cadre minimal permettant de saisir la physique du mouvement collectif, ou flocking.

Ces dernières années, il est devenu évident que les interactions non réciproques — c’est‑à‑dire des interactions qui violent la troisième loi de Newton — représentent une caractéristique déterminante des systèmes hors équilibre tels que la matière active.

Nous étudions l’influence de ces interactions non réciproques sur le mouvement collectif en étendant le modèle de Vicsek à deux espèces interagissant de manière non réciproque. À l’aide de simulations numériques combinées à une analyse des équations continues correspondantes, nous montrons que même une faible composante non-réciproque dans les interactions d’alignement suffit à induire la formation de structures à grande échelle dans des mouvements collectifs. De manière notable, l’émergence de ces structures s’accompagne d’une ségrégation spatiale des espèces, malgré l’absence d’interactions répulsives.

Notre analyse théorique révèle l’origine de cette instabilité et démontre qu’il s’agit d’une propriété générique des mouvements collectifs en présence d’interactions non réciproques.