¿Se cumple el teorema de las fluctuaciones-disipación en la materia activa para las magnitudes físicas macroscópicas?

Question

Estoy tratando de entender cómo el teorema de la fluctuación-disipación se aplica a materia activa .

He simulado un sistema con motores activos que pueden consumir energía del entorno para moverse y ejercer fuerza sobre las fibras.

Todas las reacciones químicas tienen dos efectos positivos on y off tarifas.

Supongamos que defino una cantidad física macroscópica $x(t)$ :

1. ¿Se conserva el equilibrio detallado al aplicar la FDT al parámetro de orden macroscópico? $x(t)$ ?

2. ¿Las fluctuaciones de $x(t)$ en torno a su valor medio $\langle x\rangle_0$ corresponden al espectro de potencia $S_x(\omega) = \langle \hat{x}(\omega)\hat{x}^*(\omega) \rangle$ ?

3. ¿Sigue siendo cierto que la FDT relaciona $x$ a la parte imaginaria de la transformada de Fourier $\hat{\chi}(\omega)$ de la susceptibilidad $\chi(t)$ por:

$$S_x(\omega) = \frac{2 k_\mathrm{B} T}{\omega} \mathrm{Im}\,\hat{\chi}(\omega)$$

4. Tal vez la forma adecuada de obtener información sobre un sistema de este tipo sea utilizar análisis de fluctuación de tendencia ¿Está bien?

Answer 1

En general, el teorema de fluctuación-disipación no se cumple para los sistemas de materia activa.

Una forma de verlo es que los teoremas de disipación de fluctuaciones suelen requerir que el sistema esté en equilibrio o cerca del equilibrio, una condición que se rompe para la mayoría de los sistemas de materia activa.

Sin embargo, tienes varios trabajos relacionados con esta cuestión, en particular lo que FDT generalizado podría sostener para algunos sistemas de materia activa, ver este reciente arxiv ( https://arxiv.org/abs/1909.03726 ) para una visión general de la FDT (el caso del sistema de materia activa se trata en la sección III.D)

Answer 2

El equilibrio detallado establece que en el equilibrio, cada proceso elemental está en equilibrio con su proceso inverso. O dicho de otro modo: la función de diatribución no cambia con el paso del tiempo. El sistema de materia activa no está en equilibrio, por lo que no satisface el equilibrio detallado.