Теория
случайных блужданий в gTASEP
Надежда
Бънзарова, Нина Пешева
Институт
механики, БАН, София
Одномерный
Асимметрический процесс с простым исключением (ASEP) - парадигма,
помогающая нам в исследовании разнообразного мира неравновесных процессов,
встречающихся в природе. В полностью асимметрическом случае он
сводится к
своей направленной версии - полностью асимметрическому процессу с
простым исключением
(TASEP). Эта модель является редким примером точно решаемых моделей далеких от
равновесия.
ASEP был
предложен в 1968 г., как модель кинетики синтеза белка (MacDonald, Gibbs
& Pipkin) и в 1970 г. как марковский процесс с взаимодействием
(Spitzer). Позднее он
нашел ряд приложений в сфере биологического трафика, автомобильного
трафика, одномерного
роста поверхностей, переноса пакетов данных в интернете и т.д.
Мы
изучаем одномерную модель агрегации и фрагментации кластеров частиц, подчиняющуюся
стохастической дискретной по времени и пространству динамике, в случае
обобщенного полностью асимметрического процесса с простым исключением
(gTASEP)
с открытыми границами. При gTASEP система обновляется ориентированным
назад
последовательным алгоритмом (BSU), при этом в системе действуют две вероятности
прыжка вправо p и . Вторая – модифицированная вероятность, моделирует
специальное
кинематическое взаимодействие между частицами кластера, в дополнение к
существующему
в обыкновенном TASEP простому одномерному близкодействию с исключением.
Мы фокусируем наше внимание на неравновесных стационарных свойствах модели в двух
случаях. В первом случае, при , агрегация кластеров имеет необратимый
характер.
В более общем случае, при фрагментация кластеров возможна. Между частицами
кластера существует притяжение, т.е. частицы имеют более высокую вероятность
остаться вместе, чем фрагментировать. Мы объясняем, как топология фазовой
диаграммы в случае необратимой агрегации, появляющейся при , резко
меняется на
топологию, отвечающую обыкновенному TASEP с BSU, как только
модифицированная вероятность
становится меньше единицы и появляется агрегация, и фрагментация кластеров.
Нами вычислены различные физические величины системы и определены посредством
интенсивных Монте–Карло симуляций, зависящие от параметров, критические
вероятности ввода/вывода. Теоретически, с помощью теории случайных блужданий,
проанализированы свойства фазовых переходов между тремя неравновесными
стационарными фазами. Результаты подтверждены компьютерными симуляциями.