Mean first passage time of active Brownian particles in two dimensions
Notice bibliographique
Résumé
Abstract The mean first passage time (MFPT) is a key metric for understanding transport, search, and escape processes in stochastic systems. While well characterized for passive Brownian particles, its behavior in active systems—such as active Brownian particles (ABPs)—remains less understood due to their self-propelled, nonequilibrium dynamics. In this paper, we formulate and analyze an elliptic partial differential equation (PDE) to characterize the MFPT of ABPs in two-dimensional domains, including circular, annular, and elliptical regions. For annular regions, we analyze the MFPT of ABPs under various boundary conditions. Our results reveal rich behaviors in the MFPT of ABPs that differ fundamentally from those of passive particles. Notably, the MFPT exhibits non-monotonic dependence on the initial position and orientation of the particle, with maxima often occurring away from the domain center. We also find that increasing swimming speed can either increase or decrease the MFPT depending on the geometry and initial orientation. Asymptotic analysis of the PDE in the weak-activity regime provides insight into how activity modifies escape statistics of the particles in different geometries. Finally, our numerical solutions of the PDE are validated against Monte Carlo simulations.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction distillée sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.
Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule tête enseignante, pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».