Plusieurs expériences récentes identifient des schémas inhabituels dans la diffusion des particules, faisant allusion à une complexité sous-jacente du processus que les physiciens n'ont pas encore découverte. Grâce à une nouvelle analyse publiée dans The European Physical Journal B , Adrian Pacheco-Pozo et Igor Sokolov de l'Université Humboldt de Berlin montrent comment ce comportement émerge à travers de fortes corrélations entre les positions des particules diffusantes voyageant le long de trajectoires similaires.
Leurs résultats pourraient aider les chercheurs à créer de meilleurs modèles du processus de diffusion, permettant ainsi de mieux comprendre le comportement des fluides.
Dans de nombreux cas, la diffusion se produit à travers des fluctuations aléatoires de la position des particules lorsqu'elles sont bousculées par leurs voisines. Connu sous le nom de mouvement brownien, cet effet peut être visualisé mathématiquement à l'aide d'une distribution normale :une courbe en forme de cloche qui illustre la probabilité de trouver une particule à un déplacement donné par rapport à sa position de départ. Pourtant, dans certaines situations, cette distribution peut présenter un pic net en son centre (tout en haut de la courbe en cloche) où la probabilité de trouver des particules est particulièrement élevée.
Ce comportement a beaucoup en commun avec les modèles théoriques caractérisés par des taux de diffusion qui varient selon les régions localisées :contrairement à l'attente selon laquelle le pic central se lisserait avec le temps, il se rétrécirait en réalité et resterait net.
Dans leur étude, Pacheco-Pozo et Sokolov ont étudié la nature de ce pic persistant en considérant les mathématiques des modèles de « marche aléatoire en temps continu ». Ici, une particule diffusante attend un temps aléatoire avant de sauter vers une nouvelle position. Plus elle attend, plus elle saute loin.
Dans ce cas, le duo a montré qu’un pic central net émerge grâce à de fortes corrélations entre les déplacements de particules sauteuses suivant des trajectoires similaires, à la fois dans le temps et dans l’espace. Néanmoins, le modèle de marche aléatoire en temps continu ne pouvait pas correspondre entièrement à la forme du pic pointu. Cela suggère l'importance de connexions plus complexes et variables dans le temps entre les particules, que les chercheurs espèrent maintenant étudier dans leurs futures études.
Plus d'informations : Adrian Pacheco-Pozo et al, Marches aléatoires dans des paysages de diffusivité corrélées, The European Physical Journal B (2023). DOI :10.1140/epjb/s10051-023-00621-z
Informations sur le journal : Journal physique européen B
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