耦合非对称与对称排他过程中的非平衡稳态

我们提出并研究了一个由两条具有开放边界的通道组成的一维（1D）模型。其中一条通道执行扩散动力学，另一条执行驱动单向或非对称排他动力学，二者通过体相中的粒子交换相互耦合。我们阐明了该模型中普遍的非均匀稳态。我们表明，在某一参数区间内，沿 TASEP 通道的跳跃、沿 SEP 通道的扩散以及 TASEP 与 SEP 通道间粒子交换相互竞争，在该模型的非平衡稳态中，对于给定的交换率，SEP 扩散系数 $D$ 作为调节 SEP 与 TASEP 二者密度的调谐参数而出现。事实上，$D$ 可被调节以在非对称排他动力学中实现相共存，同时在稳态的扩散动力学中获得空间上平滑变化的密度。我们利用平均场理论得到了模型的相图，并通过随机蒙特卡洛模拟对结果进行了证实与补充。该模型在扩散动力学通道中粒子扩散率趋于零和发散的极限下，分别退化为孤立的开放完全非对称排他过程（TASEP）和具有体相粒子不守恒 Langmuir 动力学（LK）的开放 TASEP。因此，该模型作为一个总体通用模型，在不同的渐近极限下将纯 TASEP 与带 LK 的 TASEP 联系起来。我们进一步定义了 SEP 中的相并得到相图，展示了它们与 TASEP 相的对应关系。除了作为一个一维驱动、扩散模型的意义外，该模型还可作为真核细胞内分子马达进行扩散与定向运动的细胞生物输运的简单约化模型。