نوع مقاله : مقاله پژوهشی
نویسندگان
گروه فیزیک، دانشکده علوم، دانشگاه بوعلی‌سینا همدان، همدان، ایران
چکیده
باکتریها به دلایل مختلف از جمله در پاسخ به تحریکات شیمیایی محیط می‌توانند حرکت کنند. در این مقاله، الگوهای حرکتی یک باکتری نوعی را در قالب یک زنجیر مارکوف زمان گسسته در یک بعد (مدل دویدن و چرخش یک بعدی) مدل‌سازی می‌کنیم. سپس با کمک نظریۀ انحراف بزرگ، رفتار تابع چگالی احتمال جریان متحرک (جابه‌جایی در واحد زمان)، به عنوان یک متغیر دینامیکی که روی مسیر حرکت متحرک تعریف می‌شود، مطالعه می‌شود. نشان خواهیم داد که امکان مشاهدۀ گذارفاز دینامیکی در سامانه وجود دارد.
کلیدواژه‌ها
موضوعات
عنوان مقاله [English]
Large deviation theory and the dynamics of a bacterium
نویسندگان [English]
- Farhad Jafarpour Hamadani
- Mehrangiz Namvar
Department of physics, Bu-Ali Sina University, Hamedan, Iran
چکیده [English]
Bacteria can move for various reasons, including in response to chemical stimuli in the environment. In this article, we model the movement patterns of a typical bacteria in the form of a discrete-time Markov chain in one dimension (one-dimensional running and tumble model). Then with the help of the large deviation theory, the behavior of the probability density function of current (displacement per unit time), as a dynamical variable that is defined on the moving path, is studied. We will show that it is possible to observe a dynamical phase transition in the system.
کلیدواژه‌ها [English]
- large deviation theory
- dynamical phase transition
- chemotaxis
- run and tumble model
- stochastic process
- J Adler, Rev. Biochem. 44 (1975) 341.
- C Zimmer, “Microcosm: E. coli and the New Science of Life”, Pantheon Books, New York (2008).
- H C Berg, “ coli in Motion Biological and Medical Physics, Biomedical Engineering”, Springer, New York (2004).
- H C Berg,“Random Walks in Biology: New and Expanded Edition”, Princeton University Press (2018).
- O Farago and N R Smith, Rev. E. 109 (2024) 044121.
- H Touchette, Rep. 478 (2009) 1.
- D Poland and H A Scheraga, Chem. Phys. 45 (1966) 1456.
- D Poland and H A Scheraga, Chem. Phys. 45 (1966) 1464.
- R J Harris and H Touchette, Phys. A: Math. Theor. 50 (2017) 10LT01.
- A Dhar, et al., Rev. E. 99 (2019) 032132.
- L Angelani, R Di Leonardo, and M Paoluzzi, Phys. J. E 37 (2014) 59.
- D Breoni, et al., Phys. J. E 45 (2022) 83.
- D Saintillan, Rev. E. 108 (2023) 064608.
- G Gradenigo and S N Majumdar, Stat Mech. (2019) 053206.
)