通过首次通过可观测量探测受限次扩散的微观起源

示踪粒子在复杂拥挤环境（如生物细胞）中的次扩散运动已被证明广泛存在。这种对布朗运动的偏离通常由均方位移（MSD）的次线性时间依赖性来表征。然而，次扩散行为可能源于不同的微观情景，仅凭MSD数据无法识别。在本文中，我们提出了一个理论框架，该框架允许在任何维度的无序介质中解析计算首次通过可观测量（平均首次通过时间、分裂概率和占据时间分布）。该分析应用于两个代表性的次扩散微观模型：具有重尾等待时间的连续时间随机游走，以及分形上的扩散。我们的结果表明，首次通过可观测量提供了明确区分两种可能的次扩散微观情景的工具。此外，我们提出了基于首次通过可观测量的实验，这些实验有助于确定复杂介质（如活细胞）中次扩散的起源，并讨论了反常输运对细胞反应动力学的影响。