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具有空间关联的波纹势中扩散的反常特征:快于正常扩散及其他意外发现

统计力学 2014-09-24 v1

摘要

具有空间无关联高斯能量无序的波纹势中的正常扩散,著名地解释了无序系统中非阿伦尼乌斯 exp[σ2/(kBT2)]\exp[-\sigma^2/(k_BT^2)] 温度依赖性的起源。在此我们表明,即使在存在衰减至零的空间关联的情况下,无偏扩散在渐近意义上仍保持正常。然而,由于时间上的非自平均性,介观尺度上出现了瞬态亚扩散,且对于中等强度的无序涨落 σ45kBT\sigma\sim 4-5\, k_BT,它甚至可轻易达到宏观尺度。由于其非各态历经起源,这种亚扩散在单轨迹平均中表现出巨大的离散性。然而,与直觉相反,其发生速度本质上快于人们基于无关联情况下的正常扩散所预期的速度。我们将这些结果应用于调控蛋白在 DNA 分子上的扩散,并预测对于几个室温 kBTk_BT(或仅 0.050.0750.05-0.075 eV)的实际能量无序,此类扩散在典型的基因长度上应表现为反常,但远快于早先的预期。

关键词

引用

@article{arxiv.1406.4707,
  title  = {Anomalous features of diffusion in corrugated potentials with spatial correlations: faster than normal, and other surprises},
  author = {Igor Goychuk and V. O. Kharchenko},
  journal= {arXiv preprint arXiv:1406.4707},
  year   = {2014}
}