凝聚态物理 > 统计力学
[提交于 2024年12月4日
(v1)
,最后修订 2025年4月6日 (此版本, v2)]
标题: 非平衡稳态下间歇势中的布朗运动
标题: Nonequilibrium steady state of Brownian motion in an intermittent potential
摘要: 我们计算在间歇性约束势下布朗粒子位置的稳态分布$P_{\text{SSD}}(\boldsymbol{X})$,该势以恒定速率$\gamma$开启和关闭。 我们假设外部势$U(\boldsymbol{x})$是光滑的,并在$\boldsymbol{x} = \boldsymbol{x}_0$处具有唯一的全局最小值,在维度$d>1$下,我们另外假设$U(\boldsymbol{x})$是中心的。 我们关注快速切换极限$\gamma \to \infty$。 典型的涨落遵循玻尔兹曼分布$P_{\text{SSD}}(\boldsymbol{X}) \sim e^{- U_{\text{eff}}(\boldsymbol{X}) / D}$,具有有效势能$U_{\text{eff}}(\boldsymbol{X}) = U(\boldsymbol{X})/2$,其中$D$是扩散系数。 然而,我们还计算了$P_{\text{SSD}}(\boldsymbol{X})$的尾部,它们的行为非常不同。 在远尾部$|\boldsymbol{X}| \to \infty$,出现了一种与捕获势无关的普遍行为$P_{\text{SSD}}\left(\boldsymbol{X}\right)\sim e^{-\sqrt{\gamma/D} \, \left|\boldsymbol{X}-\boldsymbol{x}_{0}\right|}$。 到达位置$\boldsymbol{X}$的平均首达时间在主导阶上由$\sim 1/P_{\text{SSD}}(\boldsymbol{X})$给出。 这与有效势能$U_{\text{eff}}$的阿伦尼乌斯定律相符,但对于$\boldsymbol{X} \simeq \boldsymbol{x}_0$以外的情况则偏离该定律。 我们给出了谐波势能的显式结果。 最后,我们将结果扩展到周期性的一维系统。 在此我们发现,在$\gamma \to \infty$和$D \to 0$的极限下,$P_{\text{SSD}}(X)$的对数表现出奇异性,我们将其解释为一阶动力学相变(DPT)。 这种 DPT 在没有外部漂移的情况下发生。 我们还计算了稳态中由于系统非平衡性质而产生的非零概率流。
文献和引用工具
与本文相关的代码,数据和媒体
alphaXiv (什么是 alphaXiv?)
CatalyzeX 代码查找器 (什么是 CatalyzeX?)
DagsHub (什么是 DagsHub?)
Gotit.pub (什么是 GotitPub?)
Hugging Face (什么是 Huggingface?)
带有代码的论文 (什么是带有代码的论文?)
ScienceCast (什么是 ScienceCast?)
演示
推荐器和搜索工具
arXivLabs:与社区合作伙伴的实验项目
arXivLabs 是一个框架,允许合作伙伴直接在我们的网站上开发和分享新的 arXiv 特性。
与 arXivLabs 合作的个人和组织都接受了我们的价值观,即开放、社区、卓越和用户数据隐私。arXiv 承诺这些价值观,并且只与遵守这些价值观的合作伙伴合作。
有一个为 arXiv 社区增加价值的项目想法吗? 了解更多关于 arXivLabs 的信息.