Statistical Mechanics of Interacting Run-and-Tumble Bacteria
我们认为自推进粒子经历运行和翻滚动力学（如E。大肠杆菌）。基于以前的分析在漂移扩散水平的单粒子密度，我们添加了相互作用和噪音，使讨论域形成的“自陷”，和其他集体现象。在某些情况下，可以映射到详细平衡系统。
2008-08-14 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech q-bio.OT
Optimal Ratchet Potentials for Run-and-Tumble particles
奔跑翻滚的颗粒，模仿微生物的行为，如E。大肠杆菌是活性物质的典型模型。由于自推进，它们的随机和无向运动可以在棘轮电势中得到纠正。利用微扰场论，我们确定了产生最大粒子流的势的形状作为粒子参数的函数。
2022-04-08 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Run-and-tumble in a crowded environment: persistent exclusion process for swimmers
拥挤的运行和翻滚的游泳者，如细菌的动力学的效果进行了研究，使用一个离散的格子模型的相互排斥的粒子，以恒定的速度沿着一个方向，是随机的速率$α$。在静止状态下，发现系统分裂成密集的团簇，其中粒子被捕获或停止移动。这些簇的特征尺寸在1D和2D中主要按$α^{-0.5}$缩放。对于一系列的密度，由于合作效应，停止时间尺度为${\cal T}_{1d}^{0.85}$和${\cal T}_{2d}^{0.8}$，其中${\cal T}_d$是与集群边界的运动相关联的扩散时间。我们的研究结果可能有助于了解生物膜形成的早期阶段。
2013-12-17 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Entropy production of run-and-tumble particles
该研究系统分析了跑停模型中的熵产生，推导了自由、谐波约束及各向异性情形下的精确表达式，并推广至空间异质和d维运动。
2024-04-25 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Run-and-tumble particles, telegrapher's equation and absorption problems with partially reflecting boundaries
在一维空间中，考虑部分反射边界条件，分析了由电报员方程描述的自由落体粒子的吸收问题。给出了拉普拉斯域中的概率分布函数和平均吸收时间的精确表达式，讨论了一些有趣的极限（布朗极限和波极限，大体积极限）和不同的情况下研究（半无限段，相等和对称边界，完全/部分反射边界）。
2016-01-19 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Local entropy production rate of run-and-tumble particles
Istituto dei Sistemi Complessi-Consiglio Nazionale delle Ricerche（复杂系统研究所-意大利国家研究委员会）
本文研究热浴中无相互作用跑动-翻滚粒子的局部熵产生率与熵流，证明稳态下二者相等且仅由分布函数及其空间导数决定，并通过光动细菌速度场和外力场案例验证解析结果与数值模拟的一致性。
2025-11-07 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
First-passage time of run-and-tumble particles
我们解决了一维自由落体粒子的首次通过时间问题。在一般情况下，考虑外力场和化学作用场，导出了平均首次通过时间的精确表达式，从而产生了与空间相关的游动速度和翻滚速率。在恒定和正弦力场，恒定梯度趋化场的分析研究中，理论公式和数值模拟之间的协议。报道的研究结果可以有助于深入了解涉及活性颗粒的非常不同的现象，例如细菌在外场中的运动，细胞内运输，细胞迁移，动物觅食。
2015-06-26 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Kuramoto model with run-and-tumble dynamics
这项工作认为，延伸的仓本模型与运行和翻滚动力学-一种类型的自推进运动。扩展模型和原始模型之间的区别在于，在扩展版本中，单个粒子的角速度不再是固定的，而是可以随着从分布g（w）中提取的新速度而零星地改变。由于仓本模型经历了一个相变，它提供了一个简单的情况下研究相变的系统与自推进粒子。
2021-07-31 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
A Computational Model for Bacterial Run-and-Tumble Motion
在我们的文章中，我们提出了一个计算模型的模拟自推进各向异性细菌。为此，我们使用一个自推进的粒子模型，并增加它与运行和翻滚运动的统计算法。我们推导出一个用于细菌重定向分布的方程，用于分析随机游走的统计数据，并使我们能够根据大肠杆菌的特征调整模型的行为。我们验证了我们的实现在一个单一的游泳者，并证明我们的模型是能够再现大肠杆菌的运行和翻滚运动具有很好的精度。
2019-05-08 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Confined run-and-tumble swimmers in one dimension
活动粒子运动的持久性引起边界上的积累。我调查的问题，运行和翻滚的游泳运动员被限制在一个1D框与硬墙，报告的颗粒概率分布和壁压的表达式。一个交叉盒长度值被发现低于初始值的压力原来是高于渐近的，表明反弹效果的积极“波”的游泳者。吸引和排斥边界的情况下，也研究了使用两种不同的翻滚率的颗粒在散装和在墙壁。逃逸问题，最后分析考虑部分可渗透的墙壁，通过该颗粒可以离开盒子。
2022-06-07 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Emergent Run-and-Tumble Behavior in a Simple Model of Chlamydomonas with Intrinsic Noise
最近对绿色披衣菌的实验表明，它利用一对鞭毛的同步跳动来游泳，它表现出与细菌（如大肠杆菌）相似的奔跑和翻滚行为。杆菌使用一个简单的纯流体动力学模型，结合中风周期和固有的高斯白噪声，我们表明，随机运行和翻滚行为可能会出现，由于非线性的组合同步旋转平移动力学。这表明了一种有趣的可能性，即细菌可能利用非线性力学来控制其行为，而不是细菌使用的复杂的生化电路。
2012-11-14 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Effective run-and-tumble dynamics of bacteria baths
{ \it E.大肠杆菌以直线运动的方式游动，并被称为翻滚的突然重新定向事件所打断。由此产生的随机行走引起的密度波动，可以推导出分析的限制非相互作用的粒子或相当的非常低的浓度。然而，在实际感兴趣的情况下，细菌的浓度总是足够大，使相互作用成为一个重要因素。利用分子动力学模拟，我们研究了模型菌浴的动态结构因子的密度值增加。我们表明，它是可能的，在系统中使用一个自由运行和翻滚模型与有效的拟合参数再现密度波动的动态。我们讨论这些参数的依赖性，例如，翻滚速率、翻滚时间和自推进速度对浴的密度的影响。
2013-07-30 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Long time behavior of run-and-tumble particles in two dimensions
本文研究了二维运行翻滚粒子（RTP）的位置分布的长时间渐近行为，证明了RTP在某一时刻的分布$t$可以表示为$(γt)^{-1}$中的微扰级数，其中$γ^{-1}$是RTP的持续时间.我们表明，高阶修正的领先阶高斯分布一般满足非齐次扩散方程的源项依赖于前一阶的解决方案。非齐次方程的显式解需要位置矩，我们开发了一个递归的形式主义来计算相同的。
2023-03-23 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Exact moments for a run and tumble particle in a harmonic trap with a finite tumble time
该研究通过直接积分运动方程分析谐振势阱中有限翻滚时间的跑-翻滚粒子问题，推导一维稳态分布、图规则和Volterra差分方程以计算任意维度矩，并结合高斯求积和标度律由矩推断分布。
2025-04-16 cond-mat.stat-mech
Optimal run-and-tumble in slit-like confinement
该研究针对狭缝约束下平行边界的输运研究不足的问题，提出可解的离散方向奔跑-翻滚模型得到精确扩散系数，经模拟验证可近似连续方向情况，并找出扩散最大化条件及细菌最优奔跑长度规律。
2024-04-11 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Run-and-tumble motion: field theory and entropy production
滚动运动是主动运动的一个例子，其中粒子以恒定的速度移动，并在随机时间改变方向。本文用路径积分方法研究一维调和势中的带扩散的滚转运动。我们导出了Doi-Peliti场论，并利用它计算了熵产生和其他观测量的封闭形式。我们所有的结果都是准确的。
2020-12-04 cond-mat.stat-mech
Hard core run and tumble particles on a one dimensional lattice
本文研究了具有周期边界条件的一维晶格上硬核粒子群的大尺度行为。每个粒子都有一个方向的持续运动，这由相关的自旋变量决定，直到自旋方向反转。我们映射的运行和翻滚模型的质量传递模型与波动定向债券。我们计算的稳态单网站的质量分布在质量模型内的平均场近似较大的自旋翻转率，并通过分析一个适当的聚结碎裂模型小自旋翻转率。我们还计算了流体动力学系数的扩散率和电导率为大和小自旋翻转率，并表明，爱因斯坦关系是违反这两个制度。我们还展示了如何非梯度性质的过程中，可以考虑在一个系统的方式来计算的水动力系数。
2020-10-25 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Collective behavior of quorum-sensing run-and-tumble particles in confinement
我们研究了一个通用模型的群体感应细菌在循环限制。每一种细菌都会产生信号分子，当达到一定的阈值时，信号分子的局部浓度就会触发反应。如果这种反应降低了运动性，则发生细菌的聚集，由于信号分子浓度的长程性质，这与标准运动性诱导的相分离根本不同。我们分析这种现象的分析和数值模拟采用两种不同的协议，导致固定集群和环形态，分别。
2016-01-07 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Run-and-tumble particles in speckle fields
由散斑场产生的随机能量景观可以用来用单个激光束约束和操纵大量的微观粒子。通过分子动力学模拟，我们研究了嵌入散斑图的游动细菌活性悬浮液的静态和动态特性。看着密度波动和平衡密度分布的相关性，我们观察到的交叉现象时，由斑点施加的力等于细菌的推进。
2014-06-10 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Run-and-tumble particles in slit geometry as a splitting probability problem
针对高维下两壁限制的跑动-翻滚粒子缺乏满意解析分析的问题，本研究将其重新诠释为分裂概率问题，转化为积分方程求解，提供新分析思路与有用结果。
2024-10-08 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Microscopic theory of soft run-and-tumble particles
King’s College London（伦敦国王学院）；University of Cambridge（剑桥大学）；Imperial College London（帝国理工学院）
研究软游动-翻转粒子在强排斥和大自推力下的有效相互作用，通过微正则展开计算顶点并分析稳态特性。
2026-05-02 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Transition-path sampling for Run-and-Tumble particles
本文针对Run-and-Tumble活性粒子非平衡系统，提出通过构造合理反向动力学来推广过渡路径采样算法，并用于研究粒子穿越势垒的稀有过渡路径的结构与动力学。
2024-11-19 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.comp-ph
Run-and-Tumble Particles Learning Chemotaxis
研究通过机器学习方法，探讨了具备时间比较能力的奔跑-翻滚粒子在趋化运动中更高效地定位目标的能力。
2025-07-31 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Sedimentation, trapping, and rectification of dilute bacteria
\textit{E. coli}所展示的细菌的奔跑和翻滚动力学，提供了一个简单的实验实现的非布朗，但扩散，颗粒。在这里，我们提出了一些分析和数值结果的理想（低密度）的限制，其中粒子没有流体动力学或其他相互作用，因此进行独立的运动模型。我们处理三种情况：重力沉降;限制由谐波外部电位;和整流由一条'漏斗门'，我们的模型由一个区域，其中翻滚率取决于游泳方向。我们将我们的结果与最近的实验和模拟文献进行比较，并突出与胶体颗粒的扩散运动的相似性和差异。
2009-03-18 cond-mat.stat-mech
Thermodynamic uncertainty for run-and-tumble type processes
热力学不确定性关系已经成为非平衡系统中电流波动的普遍界限。在这里，我们推导出一个新的边界的一类特殊的运行和翻滚型过程使用的数学框架的更新奖励理论，可以适用于马尔可夫和非马尔可夫系统。我们展示了选定的单粒子模型的结果，以及一个变种的不对称简单的排斥过程与集体翻滚。我们的边界是一个广泛的参数制度相对较紧，只需要知识的统计运行长度和平均熵产生率的翻滚。
2019-05-21 cond-mat.stat-mech
Spontaneous Emergence of Run-and-Tumble-Like Dynamics in a Robotic Analog of \textit{Chlamydomonas}: Experiment and Theory
Indian Institute of Technology Bombay（印度理工学院孟买分校）；Indian Institute of Technology Mandi（印度理工学院曼迪分校）
本研究通过刚性杆连接的干燥自推进机器人模拟莱茵衣藻，发现系统自发涌现类跑-翻滚动力学，并通过理论模型揭示其物理机制，为微游动者运动提供新见解。
2025-10-16 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Exact position distribution of a harmonically-confined run-and-tumble particle in two dimensions
我们考虑一个过阻尼的二维滚转粒子，在一个方向上自推进，随机以恒定的速率旋转90度，顺时针或逆时针的概率相等。此外，粒子被刚性的外部谐波势$μ$限制，并且可能扩散。我们发现粒子的位置的确切的时间依赖性分布$P\left(x,y,t\right)$，特别是，稳态分布$P_{\text{st}}\left(x,y\right)$，达到在长时间限制。我们还发现$P\left(x,y,t\right)$为“自由”粒子，$μ=0$。我们实现这一点，表明，在适当的坐标变化，问题分解成两个独立的一维问题，其精确解最近已经获得。然后，我们扩展这些结果在几个方向上，两个这样的运行和翻滚粒子与谐波相互作用，类似的三维或更高的系统，并允许随机重置。
2022-11-16 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Emulating microbial run-and-tumble and tactic motion by stochastically reorienting synthetic active Brownian particles
本研究提出随机取向重置协议，通过重置锥角宽度和速率调控，使活性布朗粒子模拟大肠杆菌奔跑-翻滚及趋化运动，并经实验、模拟和理论验证其广泛速度范围内的鲁棒性。
2025-09-26 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.app-ph
Shortcut engineering of active matter: run-and-tumble particles
本文将捷径工程方法拓展至 run-and-tumble 粒子，给出谐振子势中一维系统的快速控制通用解，并通过数值模拟证明其相比淬火方案能显著加速，为活性物质控制提供了新工具。
2023-04-12 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Run-and-tumble motion with step-like responses to a stochastic input
我们研究了一个简单的运行和翻滚的随机行走，其切换频率从运行模式到翻滚模式和反向依赖于一个随机信号。我们考虑一个特别尖锐的，阶梯状的相关性，其中运行到翻滚切换概率从零跳到一个特定的值（如y_1）从下面的信号。类似地，当信号从上方穿过另一个值（y_2 < y_1）时，翻滚到运行切换概率也显示出这样的跳跃。我们感兴趣的是表征信号噪声对随机行走的长时间行为的影响。我们考虑两种不同的随机信号的时间演化。在一种情况下，信号动力学是一个独立的随机过程，并不依赖于运行和翻滚运动。在这种情况下，我们可以分析计算的平均值和完整的分布函数的运行时间和翻滚时间。在第二种情况下，我们假设信号的动态是由随机步行者的空间位置的影响。对于这个系统，我们数值测量的随机步行者的稳态位置分布。我们讨论了我们的系统和大肠杆菌趋化性之间的一些相似性和差异，这是自然界中遇到的另一个众所周知的运行和翻滚运动。
2019-01-04 cond-mat.stat-mech q-bio.CB
On the distribution and swim pressure of run-and-tumble particles in confinement
本文从理论上计算了非布朗运动的球形自由泳运动员在两平面硬壁之间的稀主动悬浮液中的空间和取向分布。使用动力学模型的基础上耦合散装/表面概率密度函数，我们证明了存在的浓度壁边界层与运行长度的厚度缩放，在整个通道的偏振的情况下，和存在尖锐的不连续性的散装取向分布在附近的取向平行于壁在近壁区域。我们的模型也适用于计算系统中的游泳压力，这接近以前提出的理想气体行为在宽通道，但被发现减少在狭窄的通道作为限制的结果。蒙特卡罗模拟也进行了验证，并显示出良好的定量与我们的理论预测。
2015-07-23 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Universal survival probability for a $d$-dimensional run-and-tumble particle
我们考虑一个活跃的运行和翻滚粒子（RTP）在$d$维和精确计算的概率$S(t)$，$x$ -分量的RTP的位置不改变签署的时间$t$。当扰动以恒定速率发生时，我们证明了对于任何有限时间$t$（而不仅仅是大的$t$），$S(t)$是独立于$d$的，这是一维离散时间随机游动的著名的Sparre Andersen定理的结果。此外，我们表明，这一普遍的结果适用于更广泛的一类RTP模型，其中的速度$v$的粒子后，每次翻滚是随机的，从一个任意的概率分布。因此，我们进一步证明了RTP问题中记录统计的普遍性。
2020-01-06 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Run-and-tumble oscillator: moment analysis of stationary distributions
本文研究三维谐振子势阱中跑动-翻滚模型的稳态分布，推导出生成稳态分布矩的递推关系，并利用傅里叶-拉格朗日展开重构稳态分布，解决了三维情形下稳态分布未知且非贝塔函数形式的问题。
2023-09-21 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
A one-dimensional three-state run-and-tumble model with a `cell cycle'
我们研究了一个一维的三态运行和翻滚模型的动机的细菌Caulobacter crescentus，它显示了两个非增殖流动相和增殖静止相之间的细胞周期。我们的模型实现了两个移动和一个久坐不动的状态之间的动力学转换，它们的数量密度，其中流动性是允许不同的运行速度在向前和向后的方向。我们首先分析系统的稳态，并计算所有细胞分布的平均值和平方位移，以及沉降细胞的数量密度。后者在早期表现出令人惊讶的超弹道标度~t^3。包括移动细胞群和固定细胞之间的排斥和吸引相互作用，我们探索了系统的稳定性，然后采用数值方法研究完全非线性系统中的结构形成。我们发现细菌的行波，其发生在非平衡态图中被量化。
2022-09-14 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Site-percolation transition of run-and-tumble particles
研究了二维方格上奔走与翻滚粒子的再入式座渗流相变，发现其临界指数沿临界线连续变化但标度函数与Ising模型一致，且底层相分离相变临界指数与渗流临界指数存在常数乘数关联。
2024-12-27 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Inertial Dynamics of Run-and-Tumble Particle
本研究针对直线上的惯性跑动-翻滚粒子，揭示其惯性与活性两个内禀时间尺度的相互作用会形成四种动力学区域，解析计算了对应区域的位置分布、大偏差函数及持续指数，且结果得到数值模拟支持。
2024-11-28 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Noise-robust navigation from an adaptive run-and-tumble policy
Georgia Institute of Technology（佐治亚理工学院）
研究针对噪声信号下的生物体导航问题，提出源于最优性原理的跑-翻策略，该策略自带的方差适应机制可在噪声增大时维持趋化漂移有限，虽会降低安静环境性能，但为抗噪声导航提供了新方案。
2026-08-31 cond-mat.stat-mech nlin.AO physics.bio-ph
Field Theory of Free Run and Tumble Particles in d Dimensions
本文用Doi-Peliti场论描述任意维自由粒子和Tumble粒子的运动。在推导出作用量和传播子后，在此框架下计算了平稳时的均方位移和相应的熵产生。为了比较，我们进一步推导了二维自由活动布朗粒子的场论。
2021-06-11 cond-mat.stat-mech math-ph math.MP
Exact Solution of Two Interacting Run-and-Tumble Random Walkers with Finite Tumble Duration
我们研究了一个具有周期性边界条件的一维格点上的相互作用的运行和翻滚的随机游走模型。我们将一个有限的，泊松分布，翻滚的持续时间，使粒子保持静止，而翻滚，从而概括了持久的随机沃克模型。我们给出了两个随机行走系统的非平衡定态的精确解。我们发现这是由两个长度尺度，一个是由接近粒子的干扰引起的，另一个是由一个粒子移动时，另一个是翻滚。第一个这些lengthscales消失在一个缩放限制的连续空间动态恢复，而第二个仍然有限。因此，非平衡定态揭示了一个丰富的结构的吸引力，堵塞和延伸的碎片。
2017-05-13 cond-mat.stat-mech nlin.SI
Superdiffusion in self-reinforcing run-and-tumble model with rests
本文介绍了一个具有自增强方向性和休止符的滚转模型。本文导出了随机游动位置概率密度的一个控制双曲型偏微分方程，并由此得到了长时间极限下的二阶矩。我们发现的标准之间的过渡超扩散和扩散所造成的额外的休息状态。超扩散的出现取决于代表自我强化强度的参数和平均跑步时间与休息时间之间的比率。平均运行时间必须至少为平均静止时间的$2/3$，才能实现超扩散。蒙特卡罗模拟验证了这一理论结果。这项工作表明，通过增加自我加强的方向性，使超扩散发生时，即使休息介绍电报员的（或Cattaneo）方程的可能性。
2021-10-08 cond-mat.stat-mech physics.bio-ph q-bio.QM
A run-and-tumble particle around a spherical obstacle: steady-state distribution far-from-equilibrium
研究跑-停粒子在硬球形障碍物周围的稳态分布，发现活动诱导吸引导致表面delta峰和近障碍物密度代数发散，并给出高持久性粒子的完整分布函数表达式。
2023-08-31 cond-mat.stat-mech
Pushing run-and-tumble particles through a rugged channel
我们分析的情况下，运行和翻滚粒子推动通过一个崎岖的通道，在连续和晶格。电流特性在外场中是非单调的：（1）对于非对称障碍物，即使在零场下也会出现电流和非平凡密度分布;（2）在小场下电流随持续性而减小，在大场下随持续性而增大。自我推进方面的活动增加了最大电流并推迟了死亡。我们给出了一个有效的理论描述与更广泛的有效性。
2020-10-30 cond-mat.stat-mech
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
Diffraction and interference with run-and-tumble particles
今天经常被认为是模拟细菌运动的奔跑翻滚粒子，自然也会出现在生物学背景之外，例如在电报过程中产生波。在这里，我们使用一个波函数来驱动它们的推进和翻滚。这样的量子运动实现了狄拉克电子的抖动运动（如著名的Zitterbewegung）：狄拉克电子是一个运行和翻滚的粒子，其中翻滚是在手性之间。我们可视化的轨迹衍射和双缝实验的电子。特别是，这产生了电子在屏幕上的到达时间统计。最后，我们观察到，远离纯粹的量子制导，具有合适的时空相关参数的运行和翻滚粒子也会产生干涉图样。
2022-02-18 cond-mat.stat-mech hep-th quant-ph
First passage of a run-and-tumble particle with exponentially-distributed tumble duration in the presence of a drift
Duke Kunshan University（杜克昆山大学）；University of Liverpool（利物浦大学）
研究了具有指数分布翻转时间的游动-翻转粒子在漂移作用下的首次通过问题，通过求解福克-普朗克方程得到了平均首次通过时间的显式解。
2026-01-30 cond-mat.stat-mech math.PR
Moment analysis of two-dimensional active Brownian run-and-tumble particles
本研究针对二维活性布朗翻滚粒子模型，采用Kac首创的运动方程直接积分法，得到含时模型拉普拉斯变换的精确矩，还借助切比雪夫多项式估计分布矩，结果与实验高度吻合，且该模型可在特定极限下退化为两种经典活性粒子模型。
2025-10-02 cond-mat.stat-mech
Run-and-Tumble particles in Two-dimensions under Stochastic Resetting
我们研究了随机重置对两个空间维度上的运行和翻滚粒子（RTP）的影响。我们考虑一个复位协议，影响RTP的位置和方向：与一个恒定的速率的粒子经历了一个位置复位到一个固定的点在空间和方向随机化。我们计算的径向和$x$ -边缘的定态分布，并表明，而前者接近一个恒定的值为$r \to 0$，后者发散数学$x \to 0$。另一方面，两个边际分布在远离原点的地方以相同的指数指数衰减。我们还研究了RTP的时间弛豫，并表明位置分布经历了一个动态的过渡到一个稳定的状态。我们还研究了在重置的存在下RTP的首次通过特性，并表明重置率的优化可以最小化平均首次通过时间。我们还简要讨论了定向复位到初始位置的定态。
2020-09-21 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Chiral run-and-tumble walker: transport and optimizing search
该研究针对二维非马尔可夫手性奔跑-翻滚粒子，分析其输运与首次通过特性，发现手性可增强扩散并促成轨迹成环，且存在最优翻滚偏置能最小化平均搜索时间，为理解生命系统非平衡搜索机制提供依据。
2022-09-13 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Exact stationary state of a run-and-tumble particle with three internal states in a harmonic trap
本文研究了具有三个离散内态的一维自由落体粒子在刚性简谐势阱$μ.$中的运动。三个内态分别对应于正、负和零速度，它们的演化遵循一个速率为$γ$的跳跃过程。我们精确计算了任意值的$μ$和$γ$的驻点分布，结果证明它们在实数线上有一个有限支撑。我们表明，分布经历了形状的转变，作为$β=γ/μ$是改变。对于$β<1,$的分布有一个双凹的形状，并显示代数发散与指数$(β-1)$在原点和边界。对于$β>1,$，位置分布变成凸的，在边界处消失，并且在原点处具有单个有限的峰。我们还表明，对于特殊的情况下，$β=1,$的分布示出了一个对数发散的原点附近，而饱和到一个恒定的值在边界处。
2019-10-22 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
Spinning Living Crystals of Run-and-Tumble Particles with Environmental Feedback
University College London（伦敦大学学院）；Universidade de Lisboa（里斯本大学）
研究揭示了活性物质中集体旋转的新机制，动态环境通过反馈协调非手性活性粒子自组织形成持续集体固态旋转的活晶体，且粒子长持续时间运动导致不同于传统扩散的动态特性。
2026-04-17 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
The convex hull of the run-and-tumble particle in a plane
我们研究了一个平面的运行和翻滚粒子（RTP），也被称为“持久的随机行走”，其中粒子/步行者之间的翻滚事件，它随机改变其方向弹道运行的凸包的统计特性。我们考虑两个不同的统计集合，其中我们固定（i）肿瘤$n$的总数或（ii）时间间隔的总持续时间$t$。在这两种情况下，我们推导出精确的表达式的平均周长的凸包，然后比较数值估计找到很好的协议。此外，我们数值计算的完整分布的周长使用马尔可夫链蒙特卡罗技术，在这两个合奏，探测分布的远尾，精度小于$10^{-100}$。这也使我们能够描述导致这些分布尾部的罕见事件。
2019-12-18 cond-mat.stat-mech
Orthogonal run-and-tumble walks
考虑了运动方向正交的平面滚转行走问题。在制定的问题与一般的过渡概率之间的取向状态，我们专注于对称的情况下，给出的概率分布函数（在拉普拉斯-傅立叶域），均方位移和有效的扩散常数的过渡速率参数的一般表达式。作为案例研究，我们对待和讨论两类运动，交替/向前和各向同性/向后，获得，如果可能的话，在时空域中的概率分布函数的解析表达式。最后我们还讨论了循环运动的情况。减少（增强）的有效扩散率，相对于标准的2D主动运动，观察循环和向后（向前）的情况下。
2022-12-23 cond-mat.stat-mech
Non-Gaussian anomalous dynamics in systems of interacting run-and-tumble particles
标记的自由度的运动可以在复杂环境中的相互作用中提供重要的见解。我们研究了一个标记粒子在两个非平衡系统中的动力学，该系统由相互作用的运行和翻滚粒子组成。第一种是完全可解的聚合物模型，第二种是二维晶格模型，通过模拟研究。我们发现，在这两种情况下，一个标记的粒子表现出异常的动力学和非高斯行为的时间低于持续时间的运行和翻滚运动。对于稍后的时间，标记的单体的动力学变得扩散和高斯。在晶格模型中，非高斯性持续存在，并且对于中间密度，可以很好地近似拉普拉斯分布。我们将这种行为归因于标记粒子的动态变化环境，我们认为，这是观察高斯偏差的一个重要因素。
2019-09-12 cond-mat.stat-mech
Current fluctuations in non-interacting run-and-tumble particles in one-dimension
我们提出了一个一般的框架来研究通过原点的流量的分布时间$t$，在一个非相互作用的一维质点系与一个步骤的初始条件与一个固定的粒子密度$ρ$的左边的起源。我们主要集中在两种情况下：（i）当粒子进行扩散动力学（被动情况）和（ii）运行和翻滚动力学为每个粒子（主动情况）。与无序系统类似，我们考虑了退火和淬火初始条件下，被动和主动粒子的通量分布。在退火的情况下，我们表明，对于任意的粒子动力学，通量分布是一个泊松平均$μ(t)$，我们计算的格林函数的单粒子动力学。对于淬火的情况下，我们表明，对于运行和翻滚动力学，淬火通量分布在大的时间$P_{\rm qu}(Q,t) \sim \exp\left[-ρ\, v_0\, γ\, t^2 ψ_{\rm RTP}\left(\frac{Q}{ρv_0\,t} \right) \right]$，其中$γ$是翻滚率和$v_0$是两个连续的tumerals之间的弹道速度采取异常大偏差的形式。在本文中，我们计算率函数$ψ_{\rm RTP}(q)$，并证明它是非平凡的。我们的方法还提供了在时间$t$，原点右侧没有粒子的罕见事件的概率。对于扩散和运行和翻滚动力学，我们发现，这种概率随时间衰减的拉伸指数，$\sim \exp(-c\, \sqrt{t})$的常数$c$可以精确计算。我们验证我们的结果，这些大的偏差，使用重要性抽样蒙特卡罗方法。
2020-04-28 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech
