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Titel: Kinematics of persistent random walkers with two distinct modes of motion
VerfasserIn: Shaebani, M. Reza
Rieger, Heiko
Sadjadi, Zeinab
Sprache: Englisch
Titel: Physical Review E
Bandnummer: 106
Heft: 3
Verlag/Plattform: American Physical Society
Erscheinungsjahr: 2022
DDC-Sachgruppe: 500 Naturwissenschaften
Dokumenttyp: Journalartikel / Zeitschriftenartikel
Abstract: We study the stochastic motion of active particles that undergo spontaneous transitions between two distinct modes of motion. Each mode is characterized by a velocity distribution and an arbitrary (anti)persistence. We present an analytical formalism to provide a quantitative link between these two microscopic statistical properties of the trajectory and macroscopically observable transport quantities of interest. For exponentially distributed residence times in each state, we derive analytical expressions for the initial anomalous exponent, the characteristic crossover time to the asymptotic diffusive dynamics, and the long-term diffusion constant. We also obtain an exact expression for the time evolution of the mean square displacement over all timescales and provide a recipe to obtain higher displacement moments. Our approach enables us to disentangle the combined effects of velocity, persistence, and switching probabilities between the two states on the kinematics of particles in a wide range of stochastic active or passive processes and to optimize the transport quantities of interest with respect to any of the particle dynamics properties.
DOI der Erstveröffentlichung: 10.1103/PhysRevE.106.034105
URL der Erstveröffentlichung: https://journals.aps.org/pre/abstract/10.1103/PhysRevE.106.034105
Link zu diesem Datensatz: urn:nbn:de:bsz:291--ds-375918
hdl:20.500.11880/34006
http://dx.doi.org/10.22028/D291-37591
ISSN: 2470-0053
2470-0045
Datum des Eintrags: 14-Okt-2022
Fakultät: NT - Naturwissenschaftlich- Technische Fakultät
Fachrichtung: NT - Physik
Professur: NT - Prof. Dr. Heiko Rieger
Sammlung:SciDok - Der Wissenschaftsserver der Universität des Saarlandes

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