微运动员悬浮体中的伪巨型数波动与准晶序

巨型数波动（GNFs），即局部粒子数 $\langle N \rangle$ 的标准差 $\Delta N$ 增长速度超过 $\sqrt{\langle N \rangle}$，是干被动活物系统（如振动板上的颗粒集合）具有定向序的标志性性质。这与动量守恒（“湿”）活物系统（如游动细菌悬浮液）形成鲜明对比，后者尚无GNFs的理论预测，尽管已有大量实验观察到此类增强波动。本文中，我们在三维推子微运动员悬浮体中数值确认了向集体运动过渡过程中超高斯数波动的出现。这些波动在临界点以上迅速出现，但仅当细菌持久长度 $\ell_p = v_s / \lambda$ 足够大时才会出现，其中 $v_s$ 为细菌游动速度，$\lambda$ 为翻动速率。关键的是，这些“伪GNFs”与真正的GNFs不同，仅出现在集体运动状态中准晶区的典型尺寸 $\xi$ 之短的尺度上，而该尺寸与单只微运动员的持久长度 $\ell_p$ 成正比。我们的结果表明，生物活性物质系统中观察到的增强密度波动实际上是衰减到尺度尺度之外的暂态效应，这引出了一个问题：在流体流动的存在下，是否存在具有普适性质的“真正”GNFs？