Anisotropic active Brownian particle with a fluctuating propulsion force
主动布朗粒子（ABP）模型描述了一个游泳者，合成的或活的，其游泳方向是一个布朗运动。游泳是由于推进力，波动通常是热的起源。我们提出了一个2D模型中的波动所产生的非热噪声的推动力作用在一个单一的点，如由于鞭毛。我们采取过阻尼限制，并找到几个修改传统的ABP模型。由于波动力引起波动力矩，描述该过程的扩散张量具有平移和旋转自由度之间的耦合。各向异性粒子也表现出依赖于质量的噪声诱导的漂移，这不会消失在过阻尼极限。我们表明，这些影响有可测量的后果，活性粒子的长期扩散率，特别是增加了一个贡献，是独立的力的行为。
2022-07-15 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.flu-dyn
Active particles in power-law potentials: steady state distributions and shape transitions
研究二维幂律势中活性布朗粒子和游动-翻滚粒子的稳态分布，推导位置概率分布的精确方程，发现其具有紧支撑并随陷阱强度发生连续或不连续的形状转变，且与模拟一致。
2025-10-18 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Active Brownian particle under stochastic position and orientation resetting in a harmonic trap
该研究针对二维谐振势阱中受随机位置和取向重置的活性布朗粒子（ABP），采用基于福克-普朗克的更新方法推导精确矩并与模拟对比，分析超额峰度揭示动力学交叉，量化了稳态相图。
2025-01-14 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Stochastic Path Integral for the Active Brownian Particle in a Harmonic Potential
本研究提出适用于简谐势中活性布朗粒子的随机路径积分方法，可推导含时矩解析表达式与位置概率分布级数展开，相比本征函数展开法更易推广，并验证了其处理带活性力矩体系的通用性。
2025-09-30 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Intrinsic structure perspective for MIPS interfaces in two dimensional systems of Active Brownian Particles
活性布朗粒子（ABP）的悬浮液在较宽的平均密度和活性强度范围内经历运动诱导相分离（MIPS）[1]，即使在没有明确吸引力的情况下。据报道，从界面上的总作用力来看，机械表面张力为负值，而界面线的稳定波动将被解释为正毛细表面张力[2]，而在平衡液体表面中，这两个量值相等。我们在这里提出的2D-ABP接口的固有密度和力的配置文件，计算与粒子的瞬时界面线的距离方面的分析。我们的研究结果提供了一个新的见解MIPS的起源从局部整流的随机作用力的颗粒附近的界面。正如已经指出的那样，该效应作为一种外部电势[3]，在界面上产生压力梯度，因此MIPS的机械表面张力不能被描述为平衡共存相的机械张力;但我们的分析表明，大部分影响来自MIPS界面致密（内）侧的紧密笼状颗粒，而不是来自与致密团簇碰撞的外侧的自由移动粒子。此外，一个明确的相关性出现之间的衰减的六角序参量在致密板和结束的MIPS的强度的主动力降低。我们测试，与MIPS所需的强大的主动力，界面结构和性能是非常相似的ABP与纯排斥（WCA-LJ模型截断在其最小值），当相互作用包括一系列的LJ吸引力。
2022-02-04 cond-mat.soft
Fluctuation-Dissipation Relations in the absence of Detailed Balance: formalism and applications to Active Matter
我们提出了一个全面的研究之间的关系的方式细致平衡打破非平衡系统和由此产生的违反波动耗散定理。本文从时间约束下的奇、偶变量随机动力学出发，利用熵产生与细致平衡破坏之间的关系，建立了非平衡稳态（NESS）的一般约束，将动力学的非平衡特性与NESS分布的对称性联系起来。这提供了一个直接的路线，以获得扩展的波动耗散关系，表示的线性响应函数的NESS相关性。该框架为理解主动系统的偏离平衡及其线性响应提供了统一的途径。然后，我们考虑两个范例模型的相互作用的自推进粒子，即主动布朗粒子（ABP）和主动奥恩斯坦乌伦贝克粒子（AOUP）。我们分析了这些系统的非平衡特性（也在马尔可夫和查普曼-恩斯科近似），并推导出扩展的波动耗散关系，澄清这些活动模型系统的功能是真正的非平衡。
2020-07-14 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Experimental study of out of equilibrium fluctuations in a colloidal suspension of Laponite using optical traps
本工作致力于研究老化胶体玻璃中微米级颗粒的位移涨落。我们解决的波动耗散定理（FDT）的有效性和粘弹性的时间演变过程中的粘土（Laponite RG）在胶体玻璃相的水悬浮液老化的问题。鉴于文献中报道的不同实验技术的相互矛盾的结果，我们的目标是使用\emph{simultaneously}被动和主动微观流变学技术来检查和调和它们。为此，我们测量了浸没在胶体玻璃中并被光镊捕获的微小布朗粒子的热涨落。我们发现，这两种微观流变学技术导致兼容的结果，即使在低频率和没有违反FDT观察。在跃迁过程中观察到了一些有趣的粒子统计特性和长时间关联的特征。
2008-12-07 cond-mat.soft
Effective dynamics and fluctuations of a trapped probe moving in a fluid of active hard discs
本研究针对二维自驱动活性粒子包围的受陷探针动力学，通过绝热消除小活性粒子得到有效马尔可夫动力学及迁移率、扩散系数表达式，经活性布朗圆盘模拟验证，大推进速度下预测与实测涨落吻合良好。
2023-02-16 cond-mat.soft
Finite Size Effect on Correlation Functions of a Bose Gas in a Trap and Destruction of the Order Parameter by Phase Fluctuations
考虑了有限尺寸对三维玻色系统相干性质的影响。如图所示，势阱中玻色气体的关联函数与无限系统中类似的关联函数有本质的区别。这样，反常关联函数由于位相涨落的发散而消失，位相涨落也破坏了序参量。对于足够大的时间间隔，正常的关联函数随时间呈指数衰减。
2004-09-06 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Stationary and transient Fluctuation Theorems for effective heat flux between hydrodynamically coupled particles in optical traps
我们实验研究了两个被困布朗粒子之间的能量通量的统计特性，通过耗散流体动力学耦合相互作用，提交到一个有效的温度差$ΔT$，通过随机迫使一个陷阱的位置。我们确定了两个粒子之间的有效热通量，并表明它们满足交换涨落定理（xFT）在稳态。我们还表明，突然应用程序的温度梯度$ΔT$后，\resub{the total}冷热通量满足\resub{a}瞬态xFT的任何集成时间，而\resub{the total}冷热通量只做它渐近长时间。
2016-02-03 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Probability Distributions and Particle Number Fluctuations of Trapped Bose-Einstein Condensates in Different Dimensions
利用正则系综方法研究了一维、二维和三维服从玻色-爱因斯坦统计的有限系统的解析概率分布。本文从系统的正则配分函数出发，提供了一种统一的方法来研究凝聚体在不同约束和不同维数下的几率分布。基于概率分布函数，可以直接得到凝聚体的平均基态占据数和粒子数涨落。研究发现，玻色气体中粒子数的涨落与束缚势的类型和系统的维数密切相关。
2001-11-10 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Symmetry breaking induced by random fluctuations for Bose-Einstein condensates in a double-well trap
研究了双阱中两个弱耦合玻色-爱因斯坦凝聚体在随机外力作用下的动力学行为。由于随机强迫的能量扩散允许系统在原子数超过阈值时访问破缺态。能量分布演化到一个稳定的分布，它只依赖于凝聚体的初始状态通过原子的总数。初始条件的记忆的这种损失允许一个简单而完整的描述随机访问对称和破缺状态的凝聚态的定态动力学。
2004-09-18 cond-mat.other cond-mat.soft
Direct verification of the fluctuation-dissipation relation in viscously coupled oscillators
涨落-耗散关系是非平衡统计物理学的一个重要结果，它将系统中的平衡涨落与系统对外力的线性响应联系起来。在这里，我们提供了一个直接的实验验证这种关系的粘性耦合振荡器，实现了一对光学捕获的胶体粒子。的理论分析，其中介导的慢粘性流的相互作用表示由非局部摩擦张量，匹配的实验结果，并揭示了一个频率的最大值的相互响应的振幅，这是一个敏感的功能的陷阱刚度和摩擦张量。这允许其位置和宽度被调整，并建议陷阱设置的实用程序，以准确的两点微观流变学。
2017-07-04 cond-mat.soft
A simple catch: thermal fluctuations enable hydrodynamic trapping of microrollers by obstacles
已知障碍物可以流体动力学地将细菌和合成微泳者捕获在轨道中，其中捕获时间在很大程度上取决于泳者流场，并且需要噪声来逃离捕获器。在这里，我们使用实验和模拟来研究障碍物对微辊的捕获。微辊是靠近底面的旋转颗粒，其具有由外部旋转磁场施加的规定推进方向。驱动它们运动的流场与以前研究的游泳者完全不同。我们发现，捕获时间可以通过改变障碍物的大小或胶体-障碍物排斥势来控制。详细分析了微辊的捕获机理，发现两个显著的特征：微辊被限制在障碍物的尾流中，并且只能以布朗运动进入陷阱。虽然噪声通常需要逃离动力系统中的陷阱，在这里，我们表明，它是唯一的手段，以达到流体动力学吸引子。
2023-03-09 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.flu-dyn
Condensate fluctuations in finite Bose-Einstein condensates at finite temperature
导出了单模玻色-爱因斯坦凝聚体的复振幅的朗之万方程。该方程首先制定唯象，定义三个传输参数。它也是显微镜下的。格林-久保公式的形式中的传输参数的表达式，从而推导和评估简单的陷阱的几何形状，一个立方框循环边界条件和各向同性抛物陷阱。计算了凝聚体中的数涨落及其关联时间、序参量随温度变化的涨落时间以及相扩散系数。
2000-05-07 cond-mat.soft
Fluctuation Amplitude of a Trapped Rigid Sphere Immersed in a Near-Critical Binary Fluid Mixture within the Regime of the Gaussian Model
在平衡状态下，被困在外场中的胶体粒子的位置会发生热涨落。众所周知，环境流体不是简单的热浴，颗粒质量似乎增加，这影响颗粒的均方速度。在这项研究中，我们假设粒子被包围的二元流体混合物在均匀相附近，但不太接近，临界点。通常，一种组分优选地被颗粒表面吸引，并且由于接近临界性，所得吸附层变得显著。当颗粒在这种情况下波动时，其均方位移也应该受到周围流体的影响，因为吸附层不完全跟随颗粒运动。我们计算的影响，在一个简单的情况下，一个刚性的球形粒子波动幅度小，其表面吸引一个组件弱。我们利用流体动力学的限制，没有耗散检查的贡献，从周围的混合物的等时间的相关性，这被证明是减少了额外的应力，包括渗透压。
2017-04-19 cond-mat.soft
Dynamics of magnetic self-propelled particles in a harmonic trap
该研究将带磁偶极子的 Hexbugs 构成 MSPP，置于谐振阱中结合实验与模拟分析亚稳态结构，并与过阻尼磁性 ABP 对比，揭示磁偶极作用、粒子形状与活性的主导影响。
2024-03-05 cond-mat.soft
Anisotropies in thermal Casimir interactions: ellipsoidal colloids trapped at a fluid interface
研究了两个椭球粒子在两相流体界面上的有效相互作用，这种有效相互作用是由界面的热涨落引起的。在该系统中，粒子对界面长程涨落的限制产生了涨落诱导力，它等价于Casimir型相互作用，在界面平面上是各向异性的。由于胶体相对于界面法线的位置和方向也可能波动，因此该系统是具有波动边界条件的卡西米尔效应的一个例子。在这里所采取的方法中，Casimir相互作用被重写为一个辅助电荷密度的波动多极矩之间的相互作用--这些波动耦合到接触线位置的多极矩的波动（由于胶体的可能的位置和取向波动）。我们得到明确的Casimir相互作用的行为在大距离任意椭球长宽比的表达式。如果胶体波动被抑制，在大距离的Casimir相互作用是各向同性的，有吸引力的和长范围的（双对数的距离）。然而，如果包括胶体波动，在大距离的卡西米尔相互作用的变化，在相反的距离幂律，并成为各向异性。如果只考虑胶体中心的垂直涨落，则主导幂为4，如果考虑取向涨落，则主导幂为8。
2009-04-21 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Characterization and control of phase fluctuations in elongated Bose-Einstein condensates
准一维玻色-爱因斯坦凝聚体（BEC）在细长阱中即使在很低的温度下也表现出明显的相位起伏。我们提出了最近的实验结果的动态转换的相位波动到密度调制在飞行时间，并表现出良好的定量与理论预测的一致性。此外，我们确认，在我们的实验条件下，在磁阱密度调制强烈抑制，即使当相位波动。本文还讨论了我们的理论结果控制的凝聚相采用一个含时微扰。我们的研究结果对BEC在精密原子干涉测量和原子光学中的未来应用设置了重要的限制，但同时提出了克服这些限制的途径。
2002-10-16 cond-mat.soft
Trapped-particle microrheology of active suspensions
在微观流变学中，复杂流体的局部流变特性（如粘弹性）可以从嵌入的胶体探针颗粒的自由或受迫运动中推断出来。胶体悬浮液的强制探针显微流变学的理论机器集中在恒定力（CF）或恒定速度（CV）的探针，而在实验中，无论是力还是运动学的探针是固定的。更重要的是，由于热力学不确定性关系，CF或CV的约束在有意义的量化探针的波动方面引入了困难。已知对于被捕获在谐振势阱中的布朗粒子，捕获力和粒子位置的标准偏差的乘积在$d$维中是$d k_BT$，其中$k_BT$是热能。结果，如果不允许力（位置）波动，则位置（力）波动变得无限大。为了允许测量的波动，在这项工作中，我们考虑一个微观流变模型，其中嵌入式探头被拖动沿移动的谐波电位，使其位置和陷阱力都允许波动。从控制$N$硬活性布朗粒子动力学的完整Smoluchowski方程出发，通过忽略稀释极限下粒子间的流体动力学相互作用，导出了描述探针与一浴粒子相互作用时动力学的成对Smoluchowski方程.由此，我们确定均值和方差（即，波动）的探针位置的对概率分布。然后，我们描述了系统的行为在弱和强陷阱的限制。通过采取适当的限制，我们表明我们的广义模型可以简化为已得到充分研究的CF或CV微观流变模型。
2022-07-07 cond-mat.soft physics.flu-dyn
Dynamical metastability and re-entrant localization of trapped active elements with speed and orientation fluctuations
本文用 Fokker–Planck 精确方法分析谐势阱中速度与取向涨落活性粒子的含时矩和稳态分布，揭示亚稳态饱和、两类非高斯行为及重入局域化转变。
2024-10-29 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Irreversibility to Reversibility Crossover in Transient Response of an Optically Trapped Particle
我们研究了从不同高度释放并在光阱势阱中弛豫的胶体珠的瞬态响应。依赖于初始势能，系统的时间演化表现出显着不同的行为。从短时间可逆到长时间不可逆的转变开始，随着释放点能量的降低，可以实现具有零净耗散的稳定可逆状态。如果系统以更低的能量开始，它会逐渐从热噪声中提取有用功，并表现出反常的不可逆性。此外，我们还验证了瞬态涨落定理和综合瞬态涨落定理，即使对我们的系统的非遍历描述。
2011-05-07 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Tuning Self Organization Of Confined Active Particles By Steepness Of The Trap
我们考虑二维自推进粒子的集体动力学。它们可以根据其邻居的推进方向以及随机扰动（即旋转波动）来调整自己。它们还通过软的、各向同性的、排除体积的相互作用彼此相互作用。粒子被限制在一个圆形的阱里。陷阱的陡度是可调的。它们的平均堆积率和旋转涨落强度较低。当陷阱很陡时，粒子会沿着它的边界聚集。它们形成了遍布边界的极簇。集群没有空间或结构顺序。我们发现，当陡度降低超过阈值，集群变得圆形，紧凑，最终空间秩序（六角形）出现除了预先建立的极性顺序。我们调查动力学这样的订单。我们发现，虽然围绕中心的陷阱沿其圆形边界旋转，集群需要滚动的质量中心，空间有序。我们还讨论了当陷阱突然关闭时的稳定性。
2019-03-28 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Statistical Properties of Interacting Bose Gases in Quasi-2D Harmonic Traps
利用正则系综方法研究了准二维（和纯二维）理想玻色气体和相互作用玻色气体的解析几率分布。利用凝聚态的解析概率分布，计算了凝聚态的平均占据数和粒子数涨落等统计性质。研究表明，从准二维气体到纯二维理想气体或相互作用气体的统计性质存在连续的交叉。与3D玻色气体的情况不同，原子之间的相互作用深刻地改变了粒子数波动的性质。
2002-03-18 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
