Subdiffusion in an array of solid obstacles
Cубдиффузия в среде с твердыми рассеивателями
Eugene B. Postnikov and Igor M. Sokolov
Journal of Physics A: Mathematical and Theoretical
Volume 57(5), pages 055002 – Published 24 January 2024

Аннотация

Более десяти лет назад Гойчук сообщил об универсальном поведении субдиффузионного движения (описываемого обобщенным уравнением Ланжевена) в одномерном ограниченном периодическом потенциале. Численные результаты показывают, что долговременное поведение среднеквадратичного смещения не зависит от потенциала, то есть поведение в потенциале при гомогенизации такое же, как и при его отсутствии. Это свойство может нарушиться, если потенциал неограничен.

В настоящей работе авторы демонстрируют результаты моделирования субдиффузии в двумерной (2D) периодической среде с твердыми рассеивателями (т. е. в неограниченном потенциале) с различными фракциями упаковки. Выявлено, что универсальное субдиффузионное поведение на больших временах не зависит от наличия твердых рассеивателей, присутствие которых влияет на поведение только в промежуточные времена. Этот результат обсуждается с точки зрения возможной связи с возникающей проблемой интерпретации результатов о траекториях распространения трассеров во внеклеточном пространстве мозга.

В верхней части рисунка представлены примеры траекторий частицы в средах с твердыми рассеивателями с радиусами R = 0,25 (А) и R = 0,45 (В), измеренными в единицах длины, равных кратчайшему расстоянию между центрами соседних препятствий в диагональном направлении.
Нижний график соответствует среднеквадратическому отклонению частиц в среде. Зеленая прямая линия представляет случай, когда рассеиватели отсутствуют.
Made on
Tilda