異常拡散の対になった観測からアクティブノイズの特性を推定する

Inferring Active Noise Characteristics from the Paired Observations of Anomalous Diffusion.

• Takuya Saito
• Takahiro Sakaue

抄録

異常拡散は、トレーサーの位置変動の観点から議論されてきましたが、ここでは、トレーサーの位置変動とは別の変動観測物、すなわち、力を加えたときの時間積分で定義される運動量移動を提案します。本研究では、トレーサーの位置変動の他に、トレーサーの位置を保持するために加えられた力の時間積分として定義される運動量移動を提案する。運動量伝達は共役変数であるため、位置の変動と対になる異常拡散を発生させていると考えられます。このペアの異常拡散をまとめることで、複雑系の有用な情報を抽出し、クロマチン中のタグ付きモノマー観測などの実験に応用することを目指しています。高分子が平衡状態にある場合、位置変位や運動量移動の二乗平均変位(または分散)は、それぞれサブ拡散、スーパー拡散を示し、異常拡散指標の和はかなり一般的に保存されますが、活性ノイズを発生させる非平衡媒体は平衡関係からの派生を示すことがあります。アクティブノイズの特徴を反映した偏差について議論する。

Anomalous diffusion has been most often argued in terms of a position fluctuation of a tracer. We here propose the other fluctuating observable, i.e., momentum transfer defined as the time integral of applied force to hold a tracer's position. Being a conjugated variable, the momentum transfer is thought of as generating the anomalous diffusion paired with the position's one. By putting together the paired anomalous diffusions, we aim to extract useful information in complex systems, which can be applied to experiments like tagged monomer observations in chromatin. The polymer being in the equilibrium, the mean square displacement (or variance) of position displacement or momentum transfer exhibits the sub- or superdiffusion, respectively, in which the sum of the anomalous diffusion indices is conserved quite generally, but the nonequilibrium media that generate the active noise may manifest the derivations from the equilibrium relation. We discuss the deviations that reflect the characteristics of the active noise.