Physical review. E· 2026Q2
Miyopik kendiyle-kaçınan kesirli Brown hareketinin ortalama alan teorisi
Mean-field theory of myopic self-avoiding fractional Brownian motion
- 0atıf
- Q2SCImago
- 2026yıl
Kısa özet
Yeni bir ortalama alan teorisi ve verimli simülasyon algoritması, miyopik kendiyle-kaçınan kesirli Brown hareketinin dinamiklerini doğru bir şekilde tahmin ederek, belirgin etkileşim-baskın ve gürültü-baskın rejimlerini ortaya koymaktadır.
Yapay zekâ ile başlık ve abstract'tan üretildi; tam metin okunmaz.
Ana noktalar
- Miyopik kendiyle-kaçınan kesirli Brown hareketi (FBM) için Fokker-Planck yaklaşımını kullanarak analitik bir ortalama alan teorisi geliştirildi.
- İki dinamik rejim belirlendi: ortalama-kare yer değiştirme $\langle r^2(t) \rangle \sim t^{4/(d+2)}$ ölçeklenmesi ile etkileşim-baskın ($α<4/(d+2)$) ve FBM ölçeklenmesi $\langle r^2(t) \rangle \sim t^α$ ile gürültü-baskın ($α>4/(d+2)$).
- Büyük ölçekli 3B simülasyonlar için hesaplama karmaşıklığını azaltan verimli bir radyal gruplama algoritması geliştirildi.
- 1B, 2B ve 3B boyutlarda yapılan kapsamlı simülasyonlar, teorinin analitik tahminlerini doğruladı.
Yapay zekâ ile başlık ve abstract'tan üretildi; tam metin okunmaz.
Özet (abstract)
Myopic self-avoiding fractional Brownian motion (FBM) is a stochastic process in which an ensemble of particles is driven by fractional Gaussian noise while being repelled by the gradient of the time-integrated ensemble density [J. House, R. Bakhshizada, S. Janušonis, R. Metzler, and T. Vojta, Phys. Rev. E 112, 034119 (2025)]. Depending on the anomalous diffusion exponent $α$ characterizing the noise, the process features two dynamical regimes: an interaction-dominated regime ($α< α_c=4/(d+2)$) where the mean-density interaction governs long-time dynamics, and a noise-dominated regime ($α> α_c$) where FBM correlations prevail. In the interaction-dominated regime, the mean-squared displacement grows as $\langle r^2(t) \rangle \sim t^{4/(d+2)}$ regardless of $α$, while for $α> α_c$ the standard FBM scaling $\langle r^2(t) \rangle \sim t^α$ is recovered. Here, we develop an analytical mean-field theory of myopic self-avoiding FBM, based on a Fokker-Planck approach to the interaction-dominated regime. This allows us to derive closed-form polynomial solutions for the probability density. To compare with computer simulations, we develop an efficient radial binning algorithm that significantly reduces the computational complexity, making large-scale three-dimensional simulations feasible. Extensive simulations in one, two, and three dimensions confirm the analytical predictions. We also discuss the application of the process to the self-organization of serotonergic axons (fibers) in vertebrate brains, where FBM paths with self-avoidance provide a natural framework for understanding spatial heterogeneities of fiber densities.
Yazarların özeti; kaynağından alınmıştır. Physical review. E, 2026 · DOI ↗
Ücretsiz hesapla devam et
Makaleye Sor ile bu makaleye günde 3 soru ücretsiz; makaleyi kaydet, kaynakçasını al, ilgi alanına göre her gün yeni özetler. Çıkarımlar Premium.
Web'de ücretsiz devam etGoogle ya da Apple hesabınla giriş; kart istemez. Bu makaleye geri dönersin.
Telefonda:
Alan: Modelleme ve Simülasyon
Modeling and SimulationMathematics