Active escape dynamics: the effect of persistence on barrier crossing
本文研究了一个由色噪声驱动的、活动时间为$τ$的、受双势阱约束的非相互作用的活性粒子系统。该系统的一个直接应用是活性粒子的势垒穿越问题，该问题仅在小活性的限制下进行了研究。当$τ$足够大时，类平衡近似在势垒交叉区域中破裂。在所研究的模型中，出现了一种“负温度”区域，数值模拟证实了非凸局部速度分布的存在。我们建议，在大$τ$的限制，成功地预测了许多方面的数值结果的典型轨迹的近似方程。局部破坏的细致平衡和它的关系与最近的定义的非平衡热交换进行了讨论。
2018-12-17 cond-mat.stat-mech
Persistence, resetting, and first-passage times of an active Ornstein--Uhlenbeck particle
Imperial College London（帝国理工学院）
本研究通过微扰和更新方法，分析了活性Ornstein--Uhlenbeck粒子在随机重置下的首次通过时间，发现重置可降低平均时间，并构建了参数相图。
2026-09-21 cond-mat.stat-mech
Dynamic Phase Transition in the Contact Process with Spatial Disorder: Griffths Phase and Complex Persistence Exponents
我们提出了一个模型，显示格里菲斯阶段，即代数衰减的密度与连续变化的指数在吸收阶段。在活跃期，该模型失去了对初始条件的记忆，复指数连续变化。这是1-D模型，其中分数r的网站遵守规则，导致定向渗流（DP）类和其余的发展根据规则，导致紧凑的定向渗流（CDP）类。对于感染概率$p < p_c$，活性位点的分数$ρ(t) = 0$渐近。对于$p > p_c$，为$ρ(infty) > 0$。在$p = p_c$、$ρ(t)$处，单个种子的存活概率和从单个种子开始的活性位点的平均数量呈几何衰减。$p < p_c$的本地持久性$P_l(\infty) > 0$和$p > p_c$的本地持久性$P_l(\infty) = 0$。对于$p > p_s$，局部持久性$P_l(t)$衰减为具有连续变化的指数的幂律。持久性指数显然是复杂的$p\rightarrow 1$。复指数意味着对数周期振荡的持久性。对数周期振荡的波长和振幅随着p的增加而增加。我们注意到，潜在的晶格或无序不具有自相似结构。
2020-01-17 cond-mat.stat-mech
Persistence in Active Turbulence
本研究利用广义流体力学模型探究了active turbulence中的持久性问题，发现相干涡旋内被动示踪粒子的持久时间遵循由活性强度决定的Weibull分布，而湍流背景下呈指数分布，并揭示了不同区域内驱动持久性的不同机制。
2023-09-14 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.flu-dyn
General perturbative framework for kinetics of rare transitions in 1-dimensional active particle systems
Institute for Theoretical Physics, University of Amsterdam（阿姆斯特丹大学理论物理研究所）；Van ’t Hoff Institute for Molecular Sciences, University of Amsterdam（阿姆斯特丹大学范特霍夫分子科学研究所）；Korteweg-de Vries Institute for Mathematics, University of Amsterdam（阿姆斯特丹大学科特韦格-德弗里斯数学研究所）；Centrum Wiskunde & Informatica（荷兰数学与计算机科学中心）；Mathematical Institute, Leiden University（莱顿大学数学研究所）；Dutch Institute for Emergent Phenomena（荷兰涌现现象研究所）
本文提出一种理论框架，用于研究外部势场中活性粒子系统中稀有跃迁的动力学，通过投影算子方法在两种渐进行为中计算跃迁率，适用于小和大持久时间极限，得到适用于所有持久时间和活动强度的解析表达式。
2026-04-17 cond-mat.stat-mech
Avalanches in active glasses with finite persistence
Universitat de Barcelona（巴塞罗那大学）；University of Barcelona Institute of Complex Systems（巴塞罗那大学复杂系统研究所）
研究发现具有有限持久性的活性玻璃系统中崩塌的统计特性，揭示了活动性对崩塌规模的影响及应变驱动与活动驱动之间的过渡。
2025-11-29 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Correlated escape of active particles across a potential barrier
我们研究了双势阱中一维活性粒子的动力学行为，重点研究了系统的逃逸特性，如从势阱中的平均逃逸时间。我们首先考虑一个单一的粒子在近和远从平衡制度，通过改变的持续时间的主动力和游泳速度。一个非单调行为的平均逃逸时间观察到的活动的持续时间，揭示了存在一个最佳的选择参数有利于逃逸过程。对于小的持续时间，Kramers公式与有效的潜力内获得统一的色噪声近似所示举行。相反，对于大的持续时间，我们开发了一个简单的理论参数的基础上的第一次通过理论，解释了线性依赖于逃逸时间与持久性的积极的力量。在第二部分的工作中，我们考虑两个相互排斥的活性粒子的逃逸。有趣的是，主动力和排斥力的微妙相互作用可能导致粒子之间的相关性，有利于同时跨越障碍。这种机制在两个被动粒子的逃逸过程中无法观察到。最后，我们发现，在小持续时间下，排斥力有利于逃逸，就像在被动系统中一样，这与我们的理论预测一致，而对于大持续时间，排斥力和主动力产生有效的吸引力，阻碍了障碍的跨越。
2021-10-06 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Nematic Torques in Scalar Active Matter: when Fluctuations Favor Polar Order and Persistence
本文研究无序相标量活性物质中向列力矩的作用，揭示涨落诱导的极性场质量重整化可增强极性序、持续性与边界聚集，并抑制相分离。
2024-09-17 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Forward-backward correspondence between stationary structure and splitting probabilities in active matter
Universidad Técnica Federico Santa María（费德里科·圣玛丽亚技术大学）
通过位置-速度相空间的前向和后向演化方程，推导出活性粒子平稳分布与分裂概率之间的精确关系，揭示了受限活性物质中平稳与首次通过描述的互补性。
2026-09-29 cond-mat.stat-mech
Numerical Study of Local and Global Persistence in Directed Percolation
本文用蒙特卡罗模拟研究了一维定向渗流过程中，一个点在时刻t之前不活动的局部持续概率P_l（t），和一个点在时刻t之前，其密度偏离其平均值rho（t）-<ρ（t）>不改变其符号的全局持续概率P_g（t）.在临界点，从随机初始条件开始，P_l（t）和P_g（t）都以指数θ_l ~ θ_g ~ 1.50（2）代数衰减，这与以前已知的θ_g <θ_l的情况相反。该指数与初始密度和微观动力学细节无关，表明theta_l和theta_g是普适指数.本文指出，在有向渗流的特殊情况下，P_l（t）可与有向渗流过程的某一返回概率有关。
1997-11-27 cond-mat.stat-mech
Heat capacity as a marker for shape and jamming transitions in active systems
KU Leuven（荷语鲁汶大学）
本研究利用符合细致平衡的格点跑-tumble动力学计算非平衡热容，发现其可作为活性系统形状与阻塞转变的量热探针，且可通过交流量热法在实验中观测到相关热响应特征。
2026-08-19 cond-mat.stat-mech
Motile topological defects hinder dynamical arrest in dense liquids of active ellipsoids
最近的数值研究表明，在致密的活性物质中，活性运动的持续时间是控制玻璃态动力学的一个关键参数。在这里，我们研究了在液体中的颗粒活动椭球的可调持久性和速度的动力学。我们表明，增加持续时间在适度过冷相当于增加吸引力的平衡液体的强度，并导致重入动力学不仅在平移的自由度，如预期的那样，但也在取向的。然而，在高密度，能动的拓扑缺陷，独特的活性液体的细长粒子，阻碍动态逮捕。最值得注意的是，对于最高活性，我们首次观察到由于这些缺陷的干扰-解除干扰而导致的间歇性动态。
2022-03-23 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Active Matter at high density: velocity distribution and kinetic temperature
我们考虑固体或六角形的非平衡相的相互作用的二维系统的活性布朗粒子在高密度和研究数值和理论上的性能的速度分布函数和相关的动力学温度。我们得到近似的分析预测的速度分布的形状，并找到一个过渡从墨西哥帽状高斯分布的持续时间的主动力的变化从小到大的持久性制度。通过详细的数值和理论分析的单粒子的速度方差，我们报告了一个精确的解析表达式的致密的球形自推进粒子的动力学温度，也持有在非平衡制度与大的持续时间，并讨论其有效性范围。
2020-09-15 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
The nonequilibrium glassy dynamics of self-propelled particles
我们研究玻璃态动力学发生在致密的组件的非热活性粒子，仅由非平衡自推进机制驱动。主动力被建模为一个Ornstein-Uhlenbeck随机过程，其特征在于持续时间和有效温度，和粒子通过一个Lennard-Jones潜在的，产生良好的研究在布朗极限的玻璃态行为的相互作用，获得的持续时间消失。通过增加的持续时间，系统更强烈地偏离热平衡，我们提供了一个全面的数值分析所产生的活性流体的结构和动力学。有限的持续时间深刻地影响流体的静态结构，并引起非平衡的速度相关性，在热系统中是不存在的。尽管这些非平衡功能，对于任何值的持续时间，我们观察到的非平衡玻璃化转变的有效温度降低。令人惊讶的是，增加偏离热平衡被发现促进（而不是抑制）的玻璃态动力学。总的来说，我们的研究结果表明，随着持续时间的增加，微观性质的活性流体的变化定量，但广泛的功能的非平衡态玻璃动力学观察到的有效温度降低定性相似的热玻璃形成。
2016-06-02 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
How to Study a Persistent Active Glassy System?
我们探讨玻璃动力学的致密组件的软粒子，是自我推进的主动力量。这些力具有固定的幅度和在时间尺度tau_p（持续时间尺度）上变化的推进方向。这种主动眼镜的数值模拟是计算上的挑战时，动态是由大的持久时间。我们详细描述了最近提出的一个计划，允许一个直接研究的动态在大持久性的时间限制，周围的时间尺度和远高于持久性时间。我们讨论背后的想法，我们称之为活动驱动的动力学，以及它的数值实现。我们确定，我们的处方忠实地再现所有的动力学量在适当的限制τ_p走向无穷大。我们部署的方法来详细探索的统计Eshelby样的塑料事件在稳态动态的密集和间歇性的活性玻璃。
2020-12-02 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Phase separation in a two-dimensional binary colloidal mixture by quorum sensing activity
我们提出的结果从Langevin动力学模拟的玻璃主动-被动混合物的软排斥二元胶体磁盘。根据群体感应方案应用较小颗粒上的活动，其中如果较小颗粒的局部最近邻居等于或大于某个阈值，则较小颗粒将在持续时间内处于活动状态。我们从系统的被动玻璃态开始，并将活性应用于较小的颗粒，这表明活性颗粒的非单调玻璃特性与主动力的持续时间，从其被动极限（零活性）。另一方面，主动-被动混合物相的被动颗粒在主动力的中间持续时间处分离，导致六方-液相和固-液相。因此，我们的系统显示三个制度，作为活性玻璃，相分离，和活性液体，作为持续时间从其较小的值增加。我们表明，由被动大颗粒组成的固体和六角相是稳定的，由于较小的动量转移从主动到被动粒子，相比，较高的持久性时间的位置和取向的顺序消失。我们的模型与活性生物系统相关，其中存在玻璃态动力学，例如，细菌细胞质、生物组织、密集群体感应细菌和合成智能无定形玻璃。
2020-12-09 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Evaluating linear response in active systems with no perturbing field
我们提出了一种方法，用于评估系统的主动Ornstein-Uhlenbeck粒子的无扰模拟的时间依赖性的线性响应函数。该方法的灵感来自沃伦和艾伦提出的Malliavin权重采样方法[物理评论快报。109，250601（2012）]的布朗粒子系统。我们说明了我们的方法，通过评估一个单一的活性粒子在外部谐波电位的线性响应函数。作为一个应用程序，我们计算的时间相关的迁移率函数和有效温度，定义通过爱因斯坦之间的关系的自扩散和迁移率系数，通过屏蔽库仑势的活性粒子相互作用的系统。我们发现，这一有效的温度随着持续时间的增加的自推进。最初，对于不太大的持续时间，它的变化相当缓慢，但它显着降低时，自推进运动的持续长度变得与颗粒大小相当。
2017-04-10 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Disordered collective motion in dense assemblies of persistent particles
我们探讨了无序的非热活性物质的非平衡集体运动的出现时，持续运动和拥挤效应的竞争，使用模拟的二维模型的大小多分散的自推进粒子。与单分散系统形成鲜明对比，我们发现多分散性可以在任意大的持续时间内稳定均匀的活性液体，其特征是显着的速度相关性和不规则的湍流。对于所有的持久性值，活性流体在大密度下经历非平衡玻璃化转变。这是伴随着集体运动，其性质从近平衡的空间异质动态小持久性，持久性大时，一个质的不同的间歇性动态演变。后一种状态涉及相关位移场的复杂时间演化
2022-06-23 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Escape kinetics of self-propelled particles from a circular cavity
本文数值研究了惯性主动布朗粒子从圆形腔体逃逸的平均出口时间，发现逃逸机制取决于热长度和自驱动长度与腔体尺寸的相对关系，并证明存在可最大化出口速率的最优自驱动持续长度。
2021-11-02 cond-mat.stat-mech
Dynamical crossovers and correlations in a harmonic chain of active particles
International Center for Theoretical Sciences, Tata Institute of Fundamental Research（国际理论科学中心，塔塔基础研究所）；Department of Physics and Astrophysics, University of Delhi（德里大学物理与天体物理学系）；Institute of Physics, Sachivalaya Marg（萨奇瓦亚亚玛格物理研究所）；Homi Bhabha National Institute（霍米·巴巴国民学院）
研究谐振链中活性粒子的动态行为，通过格林函数技术和数值模拟分析位移方差和时空相关性，揭示粒子位移分布从双峰到高斯的转变过程，并推导稳态双点位移相关性表达式。
2024-02-17 cond-mat.stat-mech
Statistical Mechanics of Active Ornstein Uhlenbeck Particles
我们回顾和扩展的统计特性的主动奥恩斯坦乌伦贝克粒子（AOUP）的最新进展。在这个最简单的模型中，过阻尼布朗胶体的高斯白噪声被高斯有色噪声所取代。这足以使该系统具有活性物质的标志性特性，同时仍允许分析进展。我们首先详细的AOUP的稳定状态的小持续时间限制的微扰推导。我们证明了存在一个有效的平衡制度，其中详细的平衡是遵守相对于非玻尔兹曼分布和详细的相应的波动耗散定理。然后，我们通过计算几个相关的观测值（熵产生，棘轮电流）的特点偏离平衡。在集体水平上，我们显示AOUP经历运动诱导的相分离，无论是在成对的力量的存在下，或由于群体感应相互作用。后者可以通过考虑具有空间变化的推进速度或持续时间的AOUP的稳态来解释。最后，我们讨论了如何新兴的属性AOUP可以从他们的集体模式，我们明确构建的动力学的特点。
2021-07-14 cond-mat.stat-mech
Narrow-escape time and sorting of active particles in circular domains
现在已经很好地建立了微泳者可以被分选或分离，制造合适的微流体装置或使用外部场。一个自然的问题是如何使用这些技术来区分不同运动能力的游泳者。本文利用稀释极限下的数值模拟，研究了运动参数（持续时间和速度）如何影响活性粒子从圆形区域的窄逃逸时间。我们表明，逃逸时间经历了两个渐近制度之间的交叉。交叉的控制参数是主动运动的持续长度与圆形域的典型长度尺度之间的比率。我们探讨利用这一发现的可能性，分选活性颗粒的运动参数。
2020-07-15 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Orbital Magnetism of Active Viscoelastic Suspension
我们考虑一个稀释的悬浮液中的活性（自推进）颗粒的粘弹性流体。粒子是带电的，并被约束在一个二维的谐波陷阱中运动。它们的动力学通过洛伦兹力与垂直于它们运动的恒定磁场耦合。由于有限的活动，广义涨落耗散关系（GFDR）打破，驱动系统远离平衡。在打破GFDR的同时，我们证明了只有当系统的动力学包含有限的惯性时，系统才能具有有限的经典轨道磁性。精确计算了轨道磁矩。值得注意的是，我们发现，当介质的弹性耗散时间尺度大于（小于）的自推进粒子的持续时间尺度，系统是反磁性（顺磁性）。因此，对于给定强度的磁场，系统经历了一个新的过渡，从反磁性顺磁状态（反之亦然）简单地通过调整的时间尺度的基本物理过程，如，主动波动和粘弹性耗散。有趣的是，我们还发现，磁矩，在平衡时消失，表现出非单调的相对于增加持久性的自我推进，驱动系统的平衡
2021-06-26 cond-mat.stat-mech
Uphill and downhill first passage of an active Brownian particle: Asymmetry and exact path reweighting
Universidade de Lisboa（里斯本大学）；Hiroshima University（广岛大学）；Charles University（查理大学）
本研究针对活性布朗粒子在外部力驱动下的首次通过问题，发现自推进打破上坡与下坡时间分布的对称性，但通过空间反射建立精确路径重加权，实现罕见上坡统计的重建，并得到数值验证。
2026-09-24 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Active matter: quantifying the departure from equilibrium
活性物质系统在单个组分的水平上被驱离平衡。一个被广泛研究的类别是在粒子间相互作用和自推进的综合影响下移动的非热粒子系统，后者根据Ornstein-Uhlenbeck随机过程演化。直觉上，这些所谓的主动奥恩斯坦-乌伦贝克粒子（AOUP）系统在更长的自推进持续时间内远离平衡。定量地，这是证实了增加的等时速度相关性（这是微不足道的平衡），并增加违反爱因斯坦之间的自扩散和迁移率系数的关系。相反，熵产生率，从位置空间轨迹和其时间反演对应的概率的比率计算，具有非单调的持续时间的依赖性。因此，它没有正确地量化AOUP系统从平衡的偏离。
2020-04-24 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Jerky chiral active particles
突变手性活性粒子研究揭示了突变、手性和持久性相互作用对活性物质动力学的影响，产生多种轨迹模式。
2025-08-25 cond-mat.stat-mech
Phase-ordering and persistence: relative effects of space-discretization, chaos, and anisotropy
最近研究了耦合混沌映象格子的特殊相序性质（A。Lema\^itre & H. Chaté，{ \em Phys. Rev. Lett.} { \bf 82}，1140（1999））的界面运动的详细调查的帮助下重新访问。结果表明，“正常”，曲率驱动的域增长恢复在更大的规模比以前考虑的，持久性指数似乎是普遍的。使用广义持久谱，在这个确定性的，混乱的，晶格系统中的界面运动的属性被发现“插值”之间的两个典型的参考系，（概率）伊辛模型，和（确定性），空间连续的，时间依赖的Ginzburg-Landau方程。
2000-04-26 cond-mat.stat-mech nlin.CD
Stochastic Stirling engine operating in contact with active baths
本文用随机能量学的方法对胶体粒子与非平衡液池接触的斯特林发动机进行了研究和分析。我们用非高斯持续噪声作用于胶体颗粒来模拟水浴。根据所选择的定义的等温转变在这个非平衡设置，我们发现，要么能量的发动机平行，其平衡对应，或者在最简单的情况下，它最终是效率较低。持久性，比非高斯效应，是负责这一结果。
2017-03-16 cond-mat.stat-mech
Scaling of local persistence in the disordered contact process
我们研究了$d=1,2$和$3$维中无序接触过程在非定常时间演化过程中局部持续概率的时间依赖性。我们提出了一种方法来计算的持久性与强无序重整化群（SDRG）技术，然后我们应用在临界点解析$d=1$和数值$d=2,3$。根据结果，平均持久性衰减在后期作为时间的对数的逆幂，具有普遍的，依赖于维度的广义指数。对于$d=1$，样本相关的局部持久性的分布示出的有效持久性指数的一个普遍的极限分布的特点。通过对活跃相稀有区效应的唯象研究，我们得到了$d=1$的平均持续时间的非普适代数衰减和$d>1$的增强幂律.作为一个例外，对于随机稀释晶格，代数衰减保持为有效的$d>1$，这是解释的悬空端的贡献。蒙特卡罗模拟证实了平均持续时间依赖性的结果。我们还证明了等价的持久性与返回概率，一个有价值的工具的论证。
2020-07-02 cond-mat.dis-nn cond-mat.stat-mech
How active field theories couple to external potentials
Technion – Israel Institute of Technology（以色列理工学院）；Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院）
本文研究了活性场理论中与外部势场耦合所需的基本项，通过主动布朗粒子的系统性微扰展开，揭示了密度与势梯度之间的非平凡耦合，解释了外部势场下活性粒子的非平衡特性。
2026-10-08 cond-mat.stat-mech
Active Particle Doping Suppresses Brittle Failure in Ultrastable Glasses
研究通过模拟掺杂自驱动粒子的超稳定玻璃，发现活性力能将脆性剪切带失效转变为连续延迟的均匀屈服，且活性力与剪切速率存在补偿关系，屈服应力与持续时间呈非单调关系。
2025-08-08 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Universal framework for the long-time position distribution of free active particles
主动粒子以随机演化速度自推进自身，产生持续运动，导致位置分布的非扩散行为。然而，一个有效的扩散行为出现在时间远大于持续时间。在这里，我们开发了一个通用的框架来研究一类主动粒子动力学的长时间行为，并说明它使用的例子运行和翻滚粒子，主动Ornstein-Uhlenbeck粒子，主动布朗粒子，和方向反转主动布朗粒子。将持续时间与观测时间之比作为小参数，我们证明了位置分布一般满足首阶扩散方程。我们进一步证明了子领先的贡献，在每一个订单，满足非齐次扩散方程，其中的源项依赖于前一个订单的解决方案。我们明确地获得了一些子领先的贡献高斯位置分布。作为我们框架的一部分，我们还规定了一种方法来递归地找到位置矩，并为每个模型显式地计算前几个。
2022-09-13 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Diffusion properties of self-propelled particles in cellular flows
本文研究自推进粒子在定常层流中的动力学行为。自推进粒子的持续运动由主动Ornstein-Uhlenbeck过程描述。我们专注于作为持续时间和自由扩散系数的函数的粒子的扩散性能，揭示非单调的行为，与大的持续时间的政权的最小和陡峭的增长的发生。在后者的限制，我们得到了一个解析预测的缩放的扩散系数与参数的主动力。我们的研究揭示了一个不均匀的环境中的活性颗粒，如活的微生物和运动的浮游植物在流体中的扩散的影响。
2020-03-15 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Optimal closed-loop control of active particles and a minimal information engine
研究通过陷阱移动主动粒子的最优控制，发现闭环协议在有限持续时间内最小化平均功，并构建了精度和信息效率更高的周期性主动信息引擎。
2025-07-09 cond-mat.stat-mech
Active Brownian particles in power-law viscoelastic media
Utrecht University（乌得勒支大学）
研究活性布朗粒子在幂律粘弹性介质中的扩散行为，揭示平移与旋转动力学竞争导致超扩散持久性。
2025-12-23 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Topotaxis of active Brownian particles
最近的实验研究表明，细胞运动可以通过地形梯度，如由微图案化基底的特征的空间变化引起的那些。这种现象被称为拓扑性，在细胞大小的障碍物的空间变化分布中持续爬行的细胞中尤其突出。在这篇文章中，我们介绍了一个玩具模型的拓扑性的基础上，主动布朗粒子的限制移动的障碍物，与空间依赖的晶格间距。使用数值模拟和分析论证，我们证明地形梯度引入了粒子持久性的空间调制，导致定向运动朝向持久性较高的区域。我们的研究结果表明，持续的运动本身就足以驱动topotaxis，并可以作为一个起点，更详细的研究自我推进的粒子和细胞。
2019-08-16 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Transfer of active motion from medium to probe via the induced friction and noise
KU Leuven（荷语鲁汶大学）；Peking University（北京大学）
研究通过诱导摩擦和噪声，实现了从活性介质到探针的活性运动传递，揭示了持久性在不同尺度间的跨尺度传递机制。
2025-12-29 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Active Brownian motion in a single-relaxation viscoelastic fluid
Indian Institute of Technology Kanpur（坎普尔印度理工学院）
该研究扩展了模拟单弛豫粘弹性流体的布朗动力学模型，分析并模拟了主动布朗粒子在粘弹性介质中的两类主导动力学 regime，与实验定量吻合，为相关研究提供了可控的粘弹性环境。
2026-08-10 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Orientational Memory of Active Particles in Multistate Non-Markovian Processes
在复杂随机过程中，粒子的方向记忆可以作为扩散性、扩散性和搜索效率的有效度量。我们开发了一个理论框架来描述的衰减的方向相关性在一个通用类的随机活动过程组成的不同的运动状态，其特征在于它们的持久性和切换概率之间的状态。对于指数分布的逗留时间，方向自相关的解析推导和其交叉的特征时间得到的持久性的每个状态和切换概率。我们展示了如何感兴趣的非指数sojourn-time分布，如高斯分布和幂律分布，可以导致从历史依赖的状态之间的转换。在这种非马尔可夫过程中，关联函数的松弛行为是由切换概率的历史依赖性决定的，不能仅仅由状态的平均逗留时间决定。
2022-09-01 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Transport Properties of Active Particles Moving on Adjustable Networks
Universidade Estadual Paulista（圣保罗州立大学）；ICTP South American Institute for Fundamental Research（国际理论物理研究所南美基础研究院）；Universidade de São Paulo（圣保罗大学）；Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf（杜塞尔多夫海因里希·海涅大学）；Cornell University（康奈尔大学）
本文提出活性粒子在可调节三角格子上运动的模型，通过轨迹阻塞机制研究输运性质，发现高持久性下轨迹阻塞导致扩散率单调增加，与体积排斥效应相反。
2026-06-11 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Self-propulsion with speed and orientation fluctuation: exact computation of moments and dynamical bistabilities in displacement
本研究针对d维主动布朗粒子的持续随机运动，通过Fokker-Planck方程拉普拉斯变换得到位移矩精确解，揭示了速度涨落与运动持续性共同调控的多阶段动力学转变及二维位移分布的双峰双转变特征。
2021-12-26 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Power spectral density of trajectories of active Ornstein-Uhlenbeck particles
Pohang University of Science and Technology (POSTECH)（浦项科技大学）；Sorbonne Université（索邦大学）；Asia Pacific Center for Theoretical Physics (APCTP)（亚太理论物理中心）
本文研究了主动非平衡过程的功率谱密度，推导了主动扩散的精确理论，揭示了自由空间和受约束环境下不同特征，包括双陷阱机制和新的f^-4谱标度。
2026-05-10 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Fluctuating motion in an active environment
我们推导出的波动动力学的探针在弱耦合与“活”的介质，模拟粒子经历一个积极的Ornstein-Uhlenbeck动力学。波动耗散关系的非耗散修正明确地写在活跃介质中的时间相关性。第一项改变探针的惯性质量，作为活性介质的持久性的结果。第二个修正修改了摩擦核。由此产生的广义朗之万方程基准的运动感应探头沉浸在主动与被动介质。推导采用非平衡响应理论。
2020-09-17 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Diffusion of Active Particles With Stochastic Torques Modeled as $α$-Stable Noise
本文研究了在脉动力矩作用下，以恒定速度运动的主动粒子的随机动力学。在我们的模型中，角速度是由一个恒定的扭矩和随机波动描述为一个Lévy稳定的噪音。两种情况进行了调查。首先，我们研究了白Lévy噪声，其中恒定速度和角噪声产生由持续时间$τ_D$表征的持续运动。在这个时间尺度上，观察到从弹道扩散行为到正常扩散行为的交叉。对于对称$α$ -稳定噪声，可以解析地得到相应的扩散系数。作为典型的噪声驱动的角动力学模型，扩散系数非单调地依赖于角噪声强度。作为第二个例子，我们研究了由柯西白噪声驱动的具有相关时间$τ_c$的Ornstein-Uhlenbeck过程所描述的角噪声。我们讨论了这个模型的渐近扩散性质，并得到了与第一种情况相同的扩散系数的解析表达式，从而与$τ_c$无关。值得注意的是，对于$τ_c>τ_D$，从位移的非高斯分布到高斯分布的交叉发生在时间$τ_G$处，该时间可以显著大于持续时间$τ_D$。
2016-11-18 cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Active Brownian Motion with Directional Reversals
具有间歇性方向反转的主动布朗运动在一类细菌如{ \it黄色粘球菌}和{ \it恶臭假单胞菌}中是常见的。我们表明，对于这样的运动在二维中，存在的两个时间尺度设置的旋转扩散常数$D_R$和反转率$γ$引起四个不同的动力学制度：（I）$t\ll \min (γ^{-1}, D_R^{-1}),$（II）$γ^{-1}\ll t\ll D_R^{-1}$，（III）$D_R^{-1} \ll t \ll γ^{-1}$，和（IV）$t\gg \max (γ^{-1}$，$D_R^{-1})$，表现出不同的行为。我们通过分析计算位置分布和持久性指数来描述这些行为。位置分布示出了从短时间的强非扩散和各向异性行为经由中间状态（II）或（III）到扩散各向同性行为的交叉。在区域（II）中，我们证明了，沿与初始取向正交的方向的位置分布是具有非平凡标度函数$f(z)=(2π^3)^{-1/2}Γ(1/4+iz)Γ(1/4-iz)$的标度变量$z\propto x_{\perp}/t$的函数。此外，通过计算精确的首次通过时间分布，我们表明，一个新的持久性指数$α=1$出现由于在这个政权的方向反转。
2021-07-14 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
On Species Persistence-Time Distributions
我们提出了新的理论和经验的结果，在自然生态系统中的物种持续时间的概率分布。持续时间，定义为在给定的地理区域中物种的殖民化和局部灭绝之间发生的时间跨度，根据物种存在/不存在的局部观察经验估计。提出了一个连通抽样问题，推广并解析求解。物种持久性提供了一个直接的连接与关键的空间宏观生态格局，如物种面积和特有种面积的关系。我们的实证分析涉及两个不同的生态系统和类群：草本植物群落和河口鱼类数据库。尽管在生态相互作用和空间尺度的实质性差异，我们证实了早期的证据的持久性时间的缩放的一般性质，包括预测的影响的空间相互作用网络的结构。这里测试的框架允许直接调查的性质和程度的空间效应的背景下，生态系统动态。宏观生态格局的时空一致性是生态系统动态演化的基本特征。
2012-03-19 cond-mat.stat-mech physics.bio-ph physics.data-an
Non-Gaussian noise without memory in active matter
对单个活性粒子的动力学建模总是涉及到各向同性的噪声自推进分量，其形式是奔跑和翻滚运动或围绕它的变化。这种非平衡噪声源既不是白噪声--也不是高斯噪声--也不是持久噪声。虽然新兴的集体行为在活性物质迄今已被归因于持久的成分，我们专注于非高斯成分的自我推进。我们表明，通过本身，这是没有调用任何记忆效应，它是能够产生粒子的积累接近边界和有效的吸引力，否则排斥粒子，一般导致运动诱导的相分离的机制，在活性物质。
2018-11-22 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Motion of an active particle with dynamical disorder
我们提出了一个模型，一个单一的活性粒子在一个异质性的环境中的运动，异质性可能会出现由于拥挤，构象波动和/或缓慢重排的环境。描述的Ornstein-Uhlenbeck过程（OUP）的活性粒子，并将在热浴中使用两个单独的模型，即“扩散扩散率”和“切换扩散”的异质性，我们探索的粒子的一维运动的基本动力学性质。此外，我们展示了如何控制的动力学行为的两个时标，即扩散时间和持续时间。我们的模型是相关的背景下，在拥挤的环境中，由活动驱动的单粒子动力学。
2022-03-03 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Kinetic theory of motility induced phase separation for active Brownian particles
本研究针对活性布朗粒子碰撞特性，构建类Boltzmann–Enskog动理学理论，通过均匀态线性稳定性分析，揭示了标记粒子有效速度降低引发密度不稳定性的机制，为运动诱导相分离提供动理学解释。
2024-04-18 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Directed transport of active particles over asymmetric energy barriers
我们从理论上和数值上研究了活性胶体到目标区域的运输，由不对称的能量势垒限定。我们表明，它是可能的，以引入一个广义的有效温度，这是有关的粒子速度的局部方差。在外力场的作用下，当有效温度不均匀时，稳态概率分布可由简单的扩散方程导出。特别是，在不对称的能量势垒上的跃迁速率可以通过在势垒的两个斜率上具有不同的有效温度而不平衡。通过改变有源噪声的类型，我们发现，相等的扩散率和持续时间的值可能会产生强烈变化的有效温度，从而稳定的分布。
2015-06-29 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Active Ornstein-Uhlenbeck particles
有源Ornstein-Uhlenbeck粒子（AOUP）是相互作用势中的过阻尼粒子，受到外部Ornstein-Uhlenbeck噪声的影响。在附加速度相关力和白噪声力作用下，它们可以转化为欠阻尼粒子系统。在文献中有一些关于AOUP是否可以在特定的相互作用势下处于平衡状态以及在小持续时间的限制下它们离平衡有多远的讨论。利用关于AOUP Langevin-Ito方程时间反演形式的一个定理，证明了它们在时间反演下具有平衡态概率密度不变的充要条件是它们的光滑相互作用势的三阶导数为零.在小持续Ornstein-Uhlenbeck时间$τ$的极限下，福克-普朗克方程的Chapman-Enskog展开式表明，概率密度在粒子动量中具有局部平衡解，该粒子动量由随位置缓慢变化的约化概率密度调制。约化的概率密度满足连续性方程，其中概率流具有$τ$的幂的渐近展开。在保持$O(τ)$项的条件下，该方程是一个扩散方程，它有一个零电流的平衡定态解。然而，$O(τ^2)$项包含五阶和六阶空间导数，并且连续性方程不再具有零电流稳态解。整体定态解的展开式现在在动量中包含奇数项，这清楚地表明它不是一个平衡。
2019-08-08 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Interplay between timescales governs the residual activity of a harmonically bound active Brownian particle
Indian Institute of Technology Kanpur（坎普尔印度理工学院）
该研究通过实验、模拟和解析计算，揭示谐势束缚活性布朗粒子的稳态分布交叉由persistence时间与平衡时间的比值决定，而非推进速度，明确了时间尺度相互作用对其剩余活性的调控机制。
2026-08-03 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Dynamics of a polymer in an active and crowded environment
我们研究了一个理想的聚合物链在拥挤的，粘弹性介质中的动力学，并在积极的力量的存在。计算了质心和单个单体的运动。在时间尺度上，相当于持续时间的积极力量，单体可以移动superdiffusively，而在更大的时间尺度subdiffusively行为发生。这种subdiffusion之间的差异，在没有积极的力量是量化的。我们表明，聚合物溶胀响应于活跃的过程，并确定这种溶胀如何取决于环境的粘弹性。我们的研究结果相比，最近的实验中的运动在细菌中的染色体位点。
2015-12-18 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech q-bio.BM
Inducing a bound state between active particles
我们发现，两个活跃的粒子可以通过耦合到一个驱动的非平衡环境中形成一个束缚态。我们专门调查的情况下，两个相互不相互作用的运行和翻滚探针移动环，每个驱动胶体在短距离相互作用。在时间尺度分离的条件下，这些活性探针被捕获在束缚态中。事实上，束缚态出现在足够高的持久性（低有效温度）。从同向运动坐标系的角度来看，胶体处于热平衡，探针处于活动状态并被驱动，这与库珀配对有一个吸引人的类比，因为电子可以被视为导频波图像中的奔跑和翻滚粒子。
2022-04-21 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech nlin.AO
