Superdiffusjon

Superdiffusjon er en form for diffusjon der spredningen av partikler skjer raskere enn ved vanlig Brownsk diffusjon. En vanlig måte å beskrive dette på er gjennom forventet kvadrat av posisjonen ⟨x^2(t)⟩ som vokser som en potens av tiden: ⟨x^2(t)⟩ ∝ t^α med eksponenten α > 1. Når α = 1, er diffusjonen normal; hvis α < 1, kalles det subdiffusjon.

Forskjellen mellom superdiffusjon og andre former for diffusjon ligger i tidsøkningen av spredningen. I praksis kan superdiffusjon oppstå fordi partikler gjennomfører lange sprang eller fordi bevegelsene er korrelerte over tid. Flere modeller brukes for å beskrive fenomenet, blant annet Levy-flights eller Levy-walks som innebærer tunge sjeldene, men lange sprang, og fraksjonal Brownsk bevegelse som har vedvarende korrelasjoner i hastigheten. I noen systemer kan også aktiv transport av motorproteiner eller turbulent blanding i fluider føre til superdiffusiv spredning.

Erfaringer og anvendelser. Superdiffusjon forekommer i en rekke natur-, biologi- og teknologisystemer. I celler kan organeller og molekyler transporteres av motorproteiner langs cytoskjelettet, noe som skaper raskere spredning enn tilfeldig diffusjon. I økologi viser visse utrolig mobile arter mønstre som likner på Lévy-forfall, og i plasmaphysikk og atmosfæriske strømninger observeres også superdiffusive prosesser. Det er viktig å merke seg at korttidsmålinger og begrenset observasjonstid kan tilsi feilaktig opplevd superdiffusjon, og at avgrensning og modellvalg påvirker tolkningen.