Anomalous diffusion of self-propelled particles

均方位移 概率密度函数 反常扩散 物理 统计物理学 功能(生物学) 数学分析 数学 量子力学 计算机科学 进化生物学 创新扩散 知识管理 分子动力学 统计 生物
作者
Francisco J. Sevilla,Guillermo Chacón‐Acosta,Trifce Sandev
出处
期刊:Journal of Physics A [Institute of Physics]
卷期号:57 (33): 335004-335004 被引量:5
标识
DOI:10.1088/1751-8121/ad6720
摘要

Abstract The transport equation of active motion is generalised to consider time-fractional dynamics to describe the anomalous diffusion of self-propelled particles. In the present study, we consider an arbitrary active motion pattern modelled by a scattering function that defines the dynamics of the change of the self-propulsion direction. The exact probability density of the particle positions at a given time is obtained. From it, the time dependence of the firsts moments, i.e. the mean square displacement and the kurtosis for an arbitrary scattering function, are derived and analysed. Anomalous diffusion is found with a crossover of the scaling exponent from 2 α in the short-time regime to α in the long-time one, 0 < α < 1 being the order of the fractional derivative considered. It is shown that the exact solution found satisfies a fractional diffusion equation that accounts for the non-local and retarded effects of the Laplacian of the probability density function through a coupled temporal and spatial memory function. Such a memory function holds the complete information of the active-motion pattern. In the long-time regime, space and time are decoupled in the memory function, and the time fractional telegrapher’s equation is recovered. The theoretical framework presented here can be applied as model of active motion that exhibits anomalous diffusion.

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
更新
PDF的下载单位、IP信息已删除 (2025-6-4)

科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
朴实的小萱完成签到 ,获得积分10
刚刚
轻松的妍发布了新的文献求助10
刚刚
刚刚
疯大爷完成签到,获得积分10
1秒前
JJ完成签到,获得积分10
1秒前
3秒前
3秒前
4秒前
菠萝吃多完成签到,获得积分10
5秒前
muyassar完成签到,获得积分10
6秒前
胜罗西发布了新的文献求助10
7秒前
8秒前
8秒前
菠萝吃多发布了新的文献求助10
8秒前
小马甲应助ck采纳,获得10
9秒前
ws发布了新的文献求助20
9秒前
11秒前
辛勤以珊完成签到,获得积分10
11秒前
yang完成签到,获得积分10
12秒前
科研通AI6应助菠萝吃多采纳,获得10
13秒前
happiness完成签到 ,获得积分10
14秒前
雅玲发布了新的文献求助10
14秒前
科目三应助qingxuan采纳,获得10
14秒前
无奈水儿完成签到,获得积分10
15秒前
jiabu完成签到 ,获得积分10
15秒前
16秒前
17秒前
李串串发布了新的文献求助10
17秒前
小杭76应助轻松的妍采纳,获得10
18秒前
KK完成签到,获得积分10
18秒前
yk完成签到,获得积分10
18秒前
胜罗西完成签到,获得积分10
18秒前
Ava应助武林小鸟采纳,获得10
18秒前
小远完成签到,获得积分10
20秒前
疯大爷发布了新的文献求助10
20秒前
ck发布了新的文献求助10
23秒前
星辰大海应助芝士采纳,获得10
24秒前
mahliya完成签到,获得积分10
24秒前
24秒前
24秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
FUNDAMENTAL STUDY OF ADAPTIVE CONTROL SYSTEMS 500
微纳米加工技术及其应用 500
Nanoelectronics and Information Technology: Advanced Electronic Materials and Novel Devices 500
Performance optimization of advanced vapor compression systems working with low-GWP refrigerants using numerical and experimental methods 500
Constitutional and Administrative Law 500
PARLOC2001: The update of loss containment data for offshore pipelines 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 工程类 有机化学 生物化学 物理 纳米技术 计算机科学 内科学 化学工程 复合材料 物理化学 基因 遗传学 催化作用 冶金 量子力学 光电子学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 5295559
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 4445074
关于积分的说明 13835332
捐赠科研通 4329472
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2376680
邀请新用户注册赠送积分活动 1371973
关于科研通互助平台的介绍 1337270