随机格子气体模型的自组织系统尺寸振荡

完全不对称简单排他过程（TASEP）是非平衡物理学的范式随机模型，并已成功应用于描述分子马达沿细胞骨架丝的主动运输。在此简单模型基础上，我们考虑一个双车道格子气体模型，该模型将定向运输（TASEP）与半封闭几何中的扩散运动相耦合，同时考虑系统尺寸的自发增长和粒子诱导的收缩。对 TASEP 的这一特定扩展源于如下问题：主动运输和扩散如何影响受限系统中的长度调节。令人惊讶的是，我们发现本征随机系统的尺寸在宽泛的增长速率范围内表现出稳健的时间模式。更具体地说，当粒子扩散相对于收缩动力学较慢时，我们观察到准周期性的长度变化。我们为这些自组织时间模式的出现提供了直观解释，其基于受限几何中扩散与收缩速度之间的不平衡。最后，我们为振荡区域建立了有效理论，该理论解释了振荡的起源，并正确预测了关键量（例如振荡频率）对增长速率的依赖性。