活性粘弹性介质中谐波束缚单粒子热分布研究

来自多机构的研究人员针对活性粘弹性介质中非平衡态热力学特性难以量化的问题，开展了谐波束缚体系（单粒子与弹性哑铃）的热分布函数精确计算研究。通过构建含非马尔可夫记忆效应的模型，首次揭示乘性指数因子与修正贝塞尔函数共同表征的热涨落定理，为小系统随机热力学研究提供关键理论突破。

　　

本研究持续推进微小系统随机热力学（stochastic thermodynamics）的探索，通过精确计算两种谐波束缚体系在过阻尼（overdamped）活性粘弹性介质中的热分布函数：其一是单维度的单个粒子，其二是三维弹性哑铃（elastic dumbbell）。这些体系同时受到热噪声与非热噪声（athermal noise）的驱动。

研究基于Darabi等人（New J. Phys. 2023, 25, 103021）与Gomez-Solano（Phys. A, 2024, 646, 129889）近期对非马尔可夫记忆效应（non-Markovian memory effects）下布朗振荡器（Brownian oscillator）热分布的工作展开，其中记忆效应分别源于介质粘弹性（viscoelasticity）与流体反向流动（hydrodynamic backflow）。

本研究计算获得的热分布函数不仅包含经典修正贝塞尔函数（modified Bessel functions），更首次发现乘性指数因子（multiplicative exponential factors）。这些因子揭示了非热噪声引发的系统不可逆性（irreversibility），并最终满足热涨落定理（fluctuation theorem for heat），为活性软物质系统的能量耗散机制提供了新的数学表征。