Stationary superstatistics distributions of trapped run-and-tumble particles
我们提出了一个分析的运行和翻滚粒子被困在外部潜力的热泳势，出现时被困的主动运动被映射到被困被动布朗运动在一个虚构的不均匀的热浴的固定分布。我们详细说明的意义上的非玻尔兹曼-吉布斯平稳分布出现的结果，持续运动的活性粒子。这些平稳分布被解释为非平衡统计力学中的一类分布，称为超统计。我们的分析提供了一个原始的洞察力之间的联系的内在非平衡性质的主动运动和著名的概念，局部平衡用于非平衡统计力学，并有助于理解的有效温度的概念的有效性。特别感兴趣的情况下，关于特定的捕获潜力在其他理论或实验研究中使用，进行了讨论。我们指出，作为一个前所未有的效果，出现的新模式的固定分布的结果耦合的持续运动的捕获潜力，变化足够高的位置。
2019-01-31 cond-mat.stat-mech
Run-and-Tumble particle in inhomogeneous media in one dimension
我们调查的运行和翻滚粒子（RTP），也被称为持续布朗运动，在一维。电报噪声$σ(t)$驱动粒子，该粒子以一定速率在$\pm 1$值之间变化。将从$1$到$-1$的翻转速率表示为$R_1$，将逆速率表示为$R_2$，我们考虑形式$R_1(x)=\left(\frac{\mid x \mid}{l}\right) ^α\left[γ_1~θ(x)+γ_2 ~θ(-x)\right]$和$R_2(x)=\left(\frac{\mid x \mid}{l}\right) ^α\left[γ_2~θ(x)+γ_1 ~θ(-x)\right]$与$α\geq 0$的位置和方向相关速率。对于$γ_1 >γ_2$，我们发现粒子在无限直线上也有稳态几率分布，而无限直线的精确形式依赖于$γ_1 >γ_2$.对于$α=0$和$1$，我们精确地求解了任意$γ_1$和$γ_2$在大$t$的主方程。从我们的显式表达式随时间变化的概率分布$P(x,t)$，我们发现，它指数松弛的稳态分布$γ_1 > γ_2$。另一方面，对于$γ_1<γ_2$，$P(x,t)$的大$t$行为与$γ_1=γ_2$情况截然不同，在$γ_1=γ_2$情况下，分布衰减为$t^{-\frac{1}{2}}$。与后者相反，在前一种情况下，即使在大$t$下，颗粒也不遵守详细的平衡。对于一般的$α$，我们认为，在$γ_1>γ_2$情况下，接近稳…
2020-04-23 cond-mat.stat-mech
Nonequilibrium statistics of harmonically trapped run-and-tumble particles: An exact convolution approach
Instituto de Física, Universidad Nacional Autónoma de México（墨西哥国立自治大学物理研究所）
该研究针对简谐势阱中耦合热浴的一维奔跑-翻滚粒子，通过奥恩斯坦-乌伦贝克传播子的卷积方法得到位置分布闭式解，修正了早期结果，明确了控制分布转变的无量纲参数，并量化了非平衡特性。
2026-08-25 cond-mat.stat-mech
Local time for run and tumble particle
研究了一维非均匀介质中运动翻滚粒子的局域时$(T_{loc})$统计。通过考虑形式$R(x) = γ\frac{|x|^α}{l^α}$与$α\geq 0$的位置相关速率引入了不均匀性。对于$α=0$，我们精确地导出了$T_{loc}$的概率分布，它表示为一系列的$δ$ -函数，其中的系数可以解释为粒子从原点开始多次重访原点的概率。对于一般的$α$，我们表明，典型的波动$T_{loc}$规模随时间的$T_{loc} \sim t^{\frac{1+α}{2+α}}$为大$t$和它们的概率分布具有标度行为所描述的标度函数，我们已经计算分析。在第二部分中，我们研究了$T_{loc}$的统计，直到RTP第一次通过$x=M~(>0)$。在这种情况下，我们还表明，概率分布可以表示为一系列的总和$δ$ -函数的所有值的$α~(\geq 0)$与系数出现从适当的出口问题。所有的分析结果都得到了数值模拟的支持。
2020-11-09 cond-mat.stat-mech
Inverse Clausius Thermodynamics in Run-and-Tumble Dynamics
Ben-Gurion University of the Negev（内盖夫本-古里安大学）
建立一维有热噪声游动-翻滚粒子与空间变温过阻尼布朗运动的映射，通过逆克劳修斯热力学框架从稳态密度推断有效温度，并直接提取熵流和熵产生率。
2026-06-17 cond-mat.stat-mech
Run-and-tumble particle in one-dimensional potentials: mean first-passage time and applications
本研究利用向后福克-普朗克方程推导一维奔跑-翻滚粒子在任意势中到达吸收目标的平均首次通过时间，识别四种相并给出显式公式，应用于双阱势、对数势及克拉默斯逃逸定律等，揭示其行为比被动粒子更复杂且反直觉。
2024-09-25 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech math-ph
Confinement and activity regulate bacterial motion in porous media
了解细菌如何在多孔介质中移动对于医疗保健，农业，环境修复和化学传感等应用至关重要。最近的研究表明，E.大肠杆菌在均匀介质中通过奔跑和翻滚动力学运动，当被限制在无序的多孔介质中时，它表现出一种新的运动形式：跳跃和捕获运动，其中细胞进行快速的定向跳跃，并被缓慢的无定向捕获的间隔所打断。在这里，我们使用直接可视化来阐明这些过程如何依赖于孔隙尺度限制和细胞活性。我们发现，跳跃是由孔隙尺度限制，是独立的细胞活动，相反，捕获是由孔隙尺度限制和细胞活动之间的竞争，如熵捕获模型预测。因此，这些结果有助于阐明调节多孔介质中细菌运动的因素，并有助于开发异质环境中运动的新模型。
2019-10-06 cond-mat.dis-nn cond-mat.mes-hall cond-mat.soft
Trapping of an active Brownian particle at a partially absorbing wall
本文研究二维通道中活性布朗粒子在部分吸收壁处的捕获问题，通过分离壁外动力学与壁附着动力学，用概率方法推导出平均首达时间的显式表达式，并支持更一般的遭遇模型。
2023-02-17 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Ergodic property of random diffusivity system with trapping events
近年来，在许多生物和活性物质体系中，都观察到了布朗非高斯现象。解释这一现象的主要思想是为非均匀环境中运动的粒子引入一个随机扩散系数。本文考虑了一类具有随机扩散系数和$α$稳定从属子的Langevin系统，其中$α$稳定从属子具有$α<1$ .该模型描述了粒子在复杂介质中的运动，其中长俘获事件和随机扩散同时存在。我们推导出的合奏和时间平均均方位移的一般表达式，其中只包含逆从属和扩散率的值。进一步取特定的含时扩散系数，得到了各态历经破缺参数和时均均方位移概率密度函数的解析表达式。结果表明，对于任何扩散系数，包括模型呈现正态扩散的临界情况，随机扩散系数模型都是非遍历的。
2021-09-14 cond-mat.stat-mech
Unravelling intermittent features in single particle trajectories by a local convex hull method
我们提出了一种新的无模型方法来检测不同阶段之间的变化点在一个单一的随机轨迹的间歇性随机过程。为每个轨迹点构造局部凸包（LCH），而其几何特性（例如，直径或体积）被用作相位之间的鉴别器。LCH方法的有效性进行了验证的六个模型的间歇运动，包括布朗运动与不同的扩散率或漂移，分数布朗运动与不同的赫斯特指数，和表面介导的扩散。我们讨论了潜在的应用程序的主动和被动阶段的细胞内运输，时间捕获或结合的扩散分子，交替的体积和表面扩散，运行和翻滚（或搜索）阶段的细菌和觅食动物的运动，和瞬时放电率在神经元中的检测方法。
2017-08-22 cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Nonergodic Subdiffusion from Brownian Motion in an Inhomogeneous Medium
在单粒子追踪实验中观察到的非遍历性通常是由瞬态捕获而不是空间无序来模拟的。我们介绍了模型的粒子扩散在介质中的随机大小和随机扩散率的区域组成。粒子永远不会被捕获，而是执行具有局部扩散常数的连续布朗运动。在简单的尺寸和扩散率分布的假设下，我们发现均方位移显示亚扩散由于退火和淬火无序的非遍历性。该模型被公式化为在时间和空间上连续的行走，类似于Lévy行走。
2014-09-22 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Entanglement and relative entropies for low-lying excited states in inhomogeneous one-dimensional quantum systems
弯曲背景下的共形场论已被用来描述非均匀的一维系统，如囚禁势中的量子气体和非平衡自旋链。这种方法以一种优雅而简单的方式提供了对诸如纠缠熵等量的非平凡的分析预测，这是通过其他方法无法获得的。在这里，我们将这种方法推广到低激发态，专注于纠缠和相对熵在一个非均匀的自由费米子系统。我们最重要的发现是，表征这些纠缠测量的通用标度函数与均匀系统的标度函数相同，但用不同的变量表示。这个新的尺度变量是一个非平凡的函数的子系统的长度和系统的不均匀性，很容易写在弯曲的度量。我们测试我们的预测对精确的数值计算中的自由费米气体捕获的谐波势，找到完美的协议。
2018-10-04 cond-mat.quant-gas cond-mat.stat-mech hep-th
Conformal Field Theory for Inhomogeneous One-dimensional Quantum Systems: the Example of Non-Interacting Fermi Gases
共形场论（CFT）在描述一维系统量子临界点处的大尺度普适效应方面取得了极大的成功。不幸的是，它在凝聚态物理中的适用性仅限于体积均匀的情况，因为CFT描述的是围绕某个能量尺度的低能激发，在整个系统中被认为是恒定的。然而，在许多实验环境中，例如量子气体在捕获势和几种非平衡情况下，系统是强烈非均匀的。我们在这里表明，强大的CFT方法可以扩展到处理这样的一维情况下，非相互作用费米气体提供了一些具体的例子。系统的不均匀性通过随位置变化的参数进入场论作用;特别是，度量本身变化，导致弯曲空间中的CFT。这种方法使我们能够推导出其他方法所不知道的纠缠熵的精确公式。
2016-11-14 cond-mat.stat-mech cond-mat.str-el
Velocity and diffusion constant of an active particle in a one dimensional force field
本文考虑一个具有两个速度态$\pm v_0$的翻滚粒子在一维非均匀力场$f(x)$中的运动.对于周期为$L$的任意周期$f(x)$，我们得到了其速度$V_L$和扩散常数$D_L$的精确公式.它们涉及“主动电位”，这允许定义全局偏差。在改变参数（例如外力$F$）时，动力学经历从非遍历捕获状态到各种移动状态的转变，其中一些在$V_L$对$F$曲线中具有非解析性。对于大的$L$，在存在偏置的情况下的随机景观导致异常扩散$x \sim t^μ$、$μ<1$或我们计算的具有有限速度的相位。
2020-03-18 cond-mat.dis-nn cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Finite-curvature scaling in optical lattice systems
我们解决了用超冷费米子模拟强关联电子时，非均匀俘获场所带来的问题。作为起点，我们计算了单个原子的态密度。使用半经典的参数，我们表明，这可以通过改变场分布的曲率顺利地向所需的极限发展。相互作用的原子在这样的潜力的影响进行了简要讨论。
2005-06-16 cond-mat.other cond-mat.stat-mech
One-particle density matrix of trapped one-dimensional impenetrable bosons from conformal invariance
本文计算了具有非均匀密度分布的一维Tonks-Girardeau气体的单粒子密度矩阵，这要归功于最近的一个观测，它将这个系统与弯曲空间中的二维共形场论联系起来。结果在大粒子密度和小密度变化的极限下是渐近精确的，并且对任意的俘获势都成立。在谐波陷波器的特定情况下，我们从不同的方法恢复了Forrester等人[Phys.Rev.A67，043607（2003）]获得的公式。
2017-04-05 cond-mat.quant-gas cond-mat.stat-mech math-ph
Dynamical Quasicondensation of Hard-Core Bosons at Finite Momenta
量子多体系统中的长程序通常与平衡态有关。在这里，我们实验研究了强相互作用玻色子在远离平衡态的有限动量下的准凝聚。我们准备了一个非均匀的初始状态，由一维莫特绝缘体的中心，否则空的一维链在一个光晶格与晶格常数$d$。突然淬火后的捕获势为零，我们观察到的一致性在自发形成的准凝聚在晶格中的发病。值得注意的是，新兴的相位顺序不同于基态顺序，其特征在于在有限动量$\pm (π/2) (\hbar / d)$的动量分布函数的峰值。
2015-10-19 cond-mat.quant-gas cond-mat.stat-mech cond-mat.str-el
