Masseloses Brownsches Teilchen Langevin-Gleichung und FDT

Gegeben sei die Langevin-Gleichung eines masselosen Brownschen Teilchens:

γ X ˙ = η ,

Wo γ ist der Reibungskoeffizient und η der Lärm ( η = 0 Und η ( T ) η ( S ) = 2 k B T γ δ ( T S ) ), möchte ich den Zusammenhang finden C ( T , S ) = X ( T ) X ( S ) und die Antwortfunktion G ( T , S ) = δ X ( T ) δ η ( S ) .

Ich finde das, da X ( T ) = 0 T v ( S ) D S ( X 0 = 0 der Einfachheit halber),

C ( T , S ) = 1 γ 2 0 T D u 0 S D v η ( u ) η ( v ) = 1 γ 0 S 0 S D u D v 2 k B T δ ( u v ) = 2 k B T γ S ,

wo ich überlegt habe T > S .

Ich finde auch aus der Langevin-Gleichung,

δ δ η ( S ) γ X ( T ) T = δ η ( T ) δ η ( S ) = δ ( T S ) ,

Dann

S ϵ S + ϵ T δ X ( T ) δ η ( S ) D T = S ϵ S + ϵ 1 γ δ ( T S ) = 1 γ

Und

δ X ( T ) δ η ( S ) | T S + = 1 γ Und δ X ( T ) δ η ( S ) | T S = 0 (nach Kausalität) .

Daher wähle ich in der Diskontinuität den halben Wert für positiv S : 1 2 γ .

Dann

G ( T , S ) = 1 2 γ = 1 2 γ .

Nun möchte ich den Fluktuations-Dissipations-Satz verifizieren, der in diesem Fall meines Erachtens lautet

S C ( T , S ) = k B T G ( T , S ) .

Offensichtlich ist das das Problem S C ( T , S ) = 2 k B T γ , während k B T G ( T , S ) = k B T 2 γ .

Mache ich etwas falsch? Ist das nicht seltsam C ( T , S ) hängt nicht davon ab T ? Sollte das Fluktuationsdissipationstheorem nicht erfüllt sein?

Antworten (1)

Lassen Sie uns die Definition verwenden η ( S ) η ( T ) = Γ γ 2 δ ( T S ) . Erstens, C ( S , T ) kommt drauf an T Weil

C ( S , T ) = Γ Mindest ( S , T ) .

Aus der Kausalität ist das klar δ X ( T ) δ η ( S ) = 0 Wenn T < S . Wenn T > S , berechnen Sie die Differenz δ X ( T ) verursacht durch zwei Rauschrealisierungen, die sich nur zeitlich unterscheiden S um einen Betrag δ η . Das bedeutet, dass δ η ( T ) = δ η δ ( T S ) . Dann hast du

δ X T = γ 1 δ η δ ( T S )
und deshalb δ X ( T ) = γ 1 δ η für T > S , was bedeutet, dass
δ X ( T ) δ η ( S ) = 1 γ Θ ( T S ) .

Jetzt rechnen wir

C S ( S , T ) = Γ Θ ( T S ) .
Das stimmt also mit dem Fluktuations-Dissipations-Theorem if überein
Γ = 1 γ oder η ( S ) η ( T ) = γ δ ( T S ) .

Der Wert von Γ das du vorgeschlagen hast, 2 k B T γ , hat hier keine Bedeutung, da das Teilchen keine Masse hat, keine kinetische Energie hat und daher nicht thermalisiert werden kann.

Habe es. Ich habe implizit verwendet 1 2 M v 2 = 1 2 k B T . Aber nicht η ( T ) η ( S ) = γ δ ( T S ) falsch sein, dimensional gesehen?
Ok, es funktioniert mit Γ = k B T 2 γ , unter Verwendung der halbmaximalen Konvention für die Θ Funktion.