粘弹性浴中受谐波约束的 Brownian 粒子的 First- passage 时间分布

我们在理论和实验上探讨了受谐波阱约束、处于热平衡状态的球形 Brownian 粒子的 first-passage 时间特性。通过采用过阻尼的广义 Langevin 方程，推导了粒子从任意位置首次到达势能最小值所需时间的概率密度函数的通式。我们表明，这种 first-passage 时间分布可隐式地以编码粒子与其周围环境相互作用的摩擦记忆核表达式，且在马尔可夫黏性浴的情况下可正确还原为已知结果。我们通过测量在非马尔可夫浴（如粘弹性聚合物和胶正则溶液）以及黄油/水混合液和水中被光学约束的胶体颗粒的 first-passage 时间来验证理论结果，与推导表达式定量一致。特别地，我们发现粘弹性浴中的平均 first-passage 时间可超过相同零剪切粘度的黏性介质，由于前者在 first-passage 时间概率密度中出现了缓慢衰减的尾部。