Scaling laws for random walks in long-range correlated disordered media

• Published in: Condensed Matter Physics
• Date: 2017
• Main Authors: Fricke, N., Zierenberg, J., Marenz, M., Spitzner, F.P., Blavatska, V., Janke, W.
• Format: Article
• Language: English
• Published: Інститут фізики конденсованих систем НАН України 2017
• Online Access: https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/156546
• Journal Title: Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
• Cite this: Scaling laws for random walks in long-range correlated disordered media / N. Fricke, J. Zierenberg, M. Marenz, F.P. Spitzner, V. Blavatska, W. Janke // Condensed Matter Physics. — 2017. — Т. 20, № 1. — С. 13004: 1–11. — Бібліогр.: 57 назв. — англ.

We study the scaling laws of diffusion in two-dimensional media with long-range correlated disorder through exact enumeration of random walks. The disordered medium is modelled by percolation clusters with correlations decaying with the distance as a power law, r^−a , generated with the improved Fourier filtering method. To characterize this type of disorder, we determine the percolation threshold pc by investigating cluster-wrapping probabilities. At pc, we estimate the (sub-diffusive) walk dimension dw for different correlation exponents a. Above pc, our results suggest a normal random walk behavior for weak correlations, whereas anomalous diffusion cannot be ruled out in the strongly correlated case, i.e., for small a. Ми дослiджуємо закони скейлiнгу для дифузiї у двовимiрному середовищi iз далекосяжно-скорельованим безладом шляхом точного пiдрахунку випадкових блукань. Невпорядковане середовище моделюється як перколяцiйний кластер iз кореляцiями, що спадають з вiдстанню згiдно степеневого закону r^−a, згенерований за допомогою покращеного методу фiльтрування Фур’є. Щоб охарактеризувати такий тип безладу, визначаємо порiг перколяцiї pc шляхом дослiдження iмовiрностей появи безмежного кластера. При pc ми оцiнюємо вимiрнiсть (суб-дифузивного) блукання dw при рiзних значеннях кореляцiйного показника a. Вище pc нашi результати вказують на поведiнку звичайних випадкових блукань при слабких кореляцiях, в той час як не можна виключити аномальну дифузiю у випадку сильних кореляцiй, тобто при малих a.