Quantum particle escape from a time-dependent confining potential
讨论了半无限一维空间中粒子通过含时约束势的量子逃逸。我们用量子开放系统的散射态描述了逃逸态的时间演化，并计算了δ函数势具有时间振荡幅度时，粒子在时间$t$保持在受限区域的概率$P(t)$.概率$P(t)$在早期随时间呈指数衰减，随后随时间振荡以幂形式衰减。结果表明，当禁闭势的时间振荡幅度较大时，$P(t)$的概率指数衰减较快，而$P(t)$的概率指数衰减则增大.利用概率$P(t)$的衰减时间和功率衰减量定量地讨论了概率$P(t)$在不同衰减类型中的对比行为。
2012-11-22 cond-mat.stat-mech quant-ph
A Transition State Theory for Calculating Hopping Times and Diffusion in Highly Confined Fluids
采用蒙特卡罗模拟研究了窄通道内流体从单列扩散到正扩散的动力学交叉。我们表明，涉及硬和软的相互作用势的一系列系统的长时间扩散系数可以描述在跳跃时间，测量所需的时间为一个粒子逃脱的笼子中形成的孔隙中的邻居。粒子跳跃过程的自由能垒的计算和使用表明，过渡态理论有效地描述了跳跃时间的所有系统的研究，在一定范围内的孔径。我们的工作表明，结合跳跃时间和过渡态理论提供了一个有用的和一般的框架来描述这些高度受限的流体的动力学。
2013-10-12 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
Imperfect Narrow Escape problem
本文研究不完全窄逃逸问题，提出计算平均反应时间精确渐近的形式体系，揭示大反应性极限下的异常缩放，并与恒定通量近似比较，为量化该问题提供通用框架。
2023-05-10 cond-mat.stat-mech
Escape rate of an active Brownian particle in a rough potential
我们讨论了逃逸问题，同时考虑了粒子的活动性和势的粗糙度。利用有效平衡方法和Zwanzig方法，导出了布朗粒子在两种粗糙势中逃逸率的解析表达式。我们发现，活动增强逃逸率，但振荡扰动和随机振幅阻碍逃逸。
2022-08-15 cond-mat.stat-mech
Escape from a metastable well under a time-ramped force
研究了在时间斜坡力作用下过阻尼粒子从亚稳阱中的热激活逃逸。我们表示的平均首次通过时间（MFPT）作为一个偏微分方程的解决方案，我们解决了一个模型的情况下数值。我们讨论了两个近似的MFPT，其中之一的工作非常好，在很宽的范围内的加载速率，而第二个是很容易计算，可以提供一个有价值的第一次估计。
1998-02-17 cond-mat.stat-mech
Escape from bounded domains driven by multi-variate $α$-stable noises
本文分析了二维圆盘上受二维$α$稳定Lévy型噪声影响的随机游动系统的平均首次通过时间问题.对于一个适当的参数选择的平均首次穿越时间揭示了非平凡的，非单调的依赖于稳定性指标$α$描述跳跃的长度渐近球形和笛卡尔Lévy飞行。最后，我们研究了$d$维超球面的逃逸过程，结果表明$d$维逃逸过程可以用来区分不同类型的多变量$α$稳定噪声，特别是球面和Cartesian Lévy飞行.
2015-04-22 cond-mat.stat-mech
Escape transition of a polymer chain from a nanotube: how to avoid spurious results by use of the force-biased pruned-enriched Rosenbluth algorithm
含有限制在直径为$D$的有限圆柱形管中的$N$单体的聚合物链在离管的开口端一定距离$L$处接枝，可以经历相当突然的转变，其中部分链从管中逸出以在管外部形成“冠状”线圈。当这个问题进行了研究的蒙特卡罗模拟的自避免行走简单立方晶格上应用圆柱形限制和使用标准的修剪丰富Rosenbluth方法（PERM），得到虚假的结果，但是：随着链长的过渡变得越来越弱，由于“逃逸”状态的采样不足，作为一个详细的分析显示。为了解决这个问题，提出了一种新的有偏序列采样算法的变形与重采样，力偏PERM：采样两个阶段的区域中的一阶过渡与正确的权重的困难是通过施加一个力在自由端拉它的管。需要使用这种力量的不同强度，并应用重新加权技术。使用相当长的链（高达N=18000）和宽管（高达D=29晶格间距），链的自由能，它的端到端的距离，“囚禁”单体的数量，以及序参量和它的分布可以估计。有人建议，这种新的算法应该是有用的其他问题，涉及聚合物的状态变化，其中不同的状态属于而分离的“谷”在相空间的系统。
2008-08-11 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Particle escapes in an open quantum network via multiple leads
用散射理论方法讨论了粒子从一维有限区域的一端到$N$个数的半无限引线的量子逃逸。根据结处的势垒幅度，粒子在时间$t$处保持在有限区域中的概率$P(t)$在长时间之后显示两种不同的衰减行为;一种与$N^{2}/t^{3}$成比例，另一种与$1/(N^{2}t)$成比例。此外，由粒子位置的概率流定义的粒子离开有限区域的速度$V(t)$在时间上以$\sim 1/t$的幂渐近衰减，与引线的数目$N$和初始波函数等无关。对于有限时间，概率$P(t)$在时间上以指数衰减，对于更多数目的引线$N$具有较小的衰减率，并且速度$V(t)$显示出时间振荡，其幅度对于更多数目的$N$导联更大。通过采用不同的边界条件，讨论了粒子从有限区域两端逃逸到多个引线的情况。
2011-08-01 cond-mat.stat-mech
Confinement-driven translocation of a flexible polymer
我们考虑了一个灵活的，自我回避的聚合物链的逃逸出一个有限的几何形状。通过模拟，我们表明，易位时间可以描述一个简单的标度律，表现出非线性的依赖于聚合度，这是敏感的限制几何形状的性质。这些结果与早期的预测相矛盾，但与最近确认的约束自由能的几何相关的表达式是一致的。
2006-05-29 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Escape of a chain molecule over a barrier - the kink mechanism
我们考虑的Kramers逃逸的障碍问题的情况下，一个长链分子的推广。这个问题涉及到$N$链段的链分子穿过一个区域的运动，在这个区域中，每个链段的自由能较高，因此它必须穿过一个势垒。我们考虑的极限是分子的长度远大于势垒的宽度。宽度被认为足够宽，使得圆锥描述甚至适用于屏障上方的部分。我们使用劳斯模型，并分析了跨越障碍的机制。可能有两种主要机制。它们是：端头交叉和发夹交叉。我们发现发夹交叉的活化自由能是末端交叉的两倍。在这两种情况下，活化能的平方根依赖于温度$T$，导致一个非阿耳忒弥斯形式的速率。我们还表明，有一个特殊的时间依赖的解决方案的模型，这对应于一个扭结的链，局限于该地区的障碍。聚合物从一侧到另一侧的运动相当于链上扭结的反向运动。我们还考虑了亲水性多肽穿过疏水性孔的易位，这是生物系统中相当常见的过程。生物系统通过在末端具有首先进入的疏水信号序列来实现这一点。我们发现，对于这样的分子，过渡态类似于一个钩子，这与目前细胞生物学中公认的观点是一致的。
2000-01-05 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech q-bio
Statistics of the maximum and the convex hull of a Brownian motion in confined geometries
本文研究了具有反射边界的$d$维球中扩散系数为$D$的布朗粒子.我们研究了粒子在时间$t$时沿$x$ -方向的轨迹的最大值$M_x(t)$。对于$t\to \infty$，在长时间限制下，最大值收敛于球的半径$M_x(t) \to R$。我们调查如何接近这个极限，并获得一个精确的解析表达式的波动$Δ(t) = [R-M_x(t)]/R$的分布在所有尺寸的大$t$的极限。我们发现，分布的$Δ(t)$表现出丰富多样的行为，这取决于尺寸$d$。这些结果是通过建立这个问题和窄逃逸时间问题之间的联系而得到的。我们应用我们的结果在$d=2$中研究粒子在半径为$R$的具有反射边界的圆盘中的轨迹的凸包。我们发现，平均周长$\langle L(t)\rangle$的凸包表现出一个缓慢的收敛到周长的圆$2πR$与拉伸指数衰减$2πR-\langle L(t)\rangle \propto \sqrt{R}(Dt)^{1/4} \,e^{-2\sqrt{2Dt}/R}$。最后，我们将我们的结果推广到其他限制的几何形状，如椭圆反射边界。我们的结果得到了全面的数值模拟的证实。
2021-12-10 cond-mat.stat-mech math.PR
Diffusion in Quasi-One Dimensional Channels: A Small System $n,p,T,$ Transition State Theory for Hopping Times
在狭窄的准一维通道中，被限制在单个文件中的颗粒随着通道半径的增加而表现出从单个文件扩散到Fickian扩散的动态交叉，并且颗粒可以开始彼此通过。在交叉区域中，系统的长时间扩散系数可以用跳跃时间来描述，跳跃时间测量粒子逃离由其邻居形成的笼子所需的时间。在本文中，我们开发了一个过渡态理论的方法来计算跳跃时间，使用小系统等压-等温系综严格占体积波动与笼的大小。我们还描述了一种可用于计算粒子跳跃自由能垒的蒙特卡罗模拟方案。理论和模拟方法正确地预测了二维受限理想气体系统和受限硬盘系统在一定通道半径范围内的跳跃时间，但该方法在硬盘情况下的宽通道上失败，由于忽略了小系统与其周围环境之间的相互作用，低估了跳跃势垒的高度。
2017-04-26 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Activated escape of a self-propelled particle from a metastable state
研究了噪声驱动下的活动布朗粒子（ABPs）和翻滚粒子（RTPs）从束缚势中的逃逸。在小噪声极限下，我们给出了逃逸率在任意维变分问题中的精确表达式。对于一维的RTPs，我们得到了一个显式的解决方案，包括第一次领导的修正。在两个维度上，我们解决了RTPs和ABPs从二次井的逃逸问题。与平衡问题相反，我们发现逃逸率明显取决于势垒的完整形状，而不仅仅是它的高度。这导致了许多不寻常的行为。例如，当一个粒子被困在两个势垒之间时，它可能会优先从较高的势垒中逃逸。此外，随着自推进速度的变化，逃生路线可以不连续地从一个障碍切换到另一个障碍，导致动态相变。
2019-06-27 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Activated escape of periodically driven systems
讨论了在周期力作用下系统从亚稳态的激活逃逸。我们表明，即使是一个相对较弱的力，逃逸概率可以改变非常强烈。在较宽的参数范围内，逃逸激活能与力的幅值呈线性关系。这种依赖性描述的对数磁化率，这是理论分析，并通过模拟和数字仿真。给出了过阻尼布朗粒子逃逸率的一个封闭形式的显式表达式，并与模拟结果定量吻合。我们还描述了一个布朗粒子光学双阱势捕获的实验。光强度的适当的周期性调制打破了否则空间对称系统的时空对称性。这使我们能够将粒子定位在其中一个对称阱中。
2001-09-30 cond-mat.mes-hall cond-mat.stat-mech
Escape Dynamics of Many Hard Disks
本文从动力系统的观点讨论了硬盘从方盒子中通过一个孔逃逸时的多粒子效应。从在初始时间盒子中的$N$盘开始，我们计算至少$n$盘在$n=1,2,\cdots,N$的时间$t$保持在盒子内的概率$P_{n}(t)$。在早期，概率$P_{n}(t)$、$n=2,3,\cdots,N-1$由指数衰减函数的叠加来描述。另一方面，在长时间之后，概率$P_{n}(t)$示出了$n\neq 1$的幂律衰减$\sim t^{-2n}$，与之形成对比的是，对于没有任何盘-盘碰撞的情况，概率$P_{n}(t)$以不同的幂律$\sim t^{-n}$衰减。利用有限时间最大李雅普诺夫指数的动力学性质讨论了逃逸系统的混沌与非混沌性质，其衰减特性与概率$P_{n}(t)$的衰减特性有关.
2014-12-27 cond-mat.stat-mech nlin.CD
The effect of soft repulsive interactions on the diffusion of particles in quasi-one-dimensional channels: A hopping time approach
流体局限于准一维通道表现出动态交叉从单行扩散正常扩散的通道变得足够宽的粒子跳过去对方。在交叉区，跳跃事件是罕见的，在长时间限制的扩散系数可以与跳跃时间，测量的平均时间，它需要一个粒子逃离由它的邻居形成的局部笼。在这项工作中，我们表明，过渡态理论，计算两个粒子的自由能垒试图通过对方在小系统的等压系综是能够定量预测的跳跃时间在一个系统的二维软排斥盘[ $U(r_{ij})=(σ/r_{ij})^α$ ]局限于一个硬壁通道在一个范围内的通道半径和颗粒的柔软度测量的$1/α$。自由能垒在$α$的中间值处表现出最大值，随着通道变得更窄，该最大值移动到更小的$1/α$值（更硬的粒子）。然而，最大值的存在下，只观察到在跳跃时间为宽通道，因为相互作用势的动力学前因子的依赖性起着越来越重要的作用，为较窄的通道。我们也开始探索如何我们的过渡态理论方法可以用来优化和控制在有限的准一维流体动力学。
2019-04-19 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Yet another look at narrow escape through a tube
University of Utah（犹他大学）；Johns Hopkins University（约翰斯·霍普金斯大学）
本文通过结合渐近分析和概率方法，推导了通过管子的狭窄逃逸时间的精确渐近性，并揭示了空间中扩散率变化对逃逸时间的影响。
2026-02-24 cond-mat.stat-mech math.AP math.PR
The Escape Problem in a Classical Field Theory With Two Coupled Fields
本文引入并分析了一个带外噪声的两个耦合偏微分方程组。该方程被构造为模拟具有非轴对称中间态或终态的单价金属纳米线的跃迁，但也具有更普遍的适用性。他们提供了一个罕见的例子，一个系统的精确解的非均匀stationarystates.We发现一个过渡的激活行为的区间长度上定义的字段是不同的。我们讨论几个应用程序的物理问题。
2010-08-13 cond-mat.stat-mech math-ph math.MP
An encounter-based approach to the escape problem
本文扩展基于相遇的扩散反应理论，在含逃逸区域的反射边界设定下推导传播子谱展开及逃逸时间、相遇次数等概率密度，可推广Robin型表面反应并用于化学与生物物理。
2023-03-22 cond-mat.stat-mech math-ph math.MP
