Точность аналитического расчета скорости теплового распада метастабильного состояния в режиме энергетической диффузии

Актуальность и цели. Задача о тепловом распаде метастабильного состояния встречается во многих отраслях естественных наук: от химии и физики атомного ядра до электромагнетизма и астрофизики. Особый интерес представляет режим энергетической диффузии (режим малого трения), который менее интенсивно исследован в литературе. Целью данной работы является анализ точности приближенных аналитических формул для скорости распада метастабильного состояния в режиме энергетической диффузии. Материалы и методы. Численное моделирование теплового распада метастабильного состояния проведено с помощью стохастических дифференциальных уравнений (уравнений Ланжевена). Результаты. Квазистационарная скорость распада рассчитана как для режима энергетической, так и пространственной диффузии. Скорости распада, полученные при численном моделировании, являются точными в пределах статистических погрешностей. Произведено сравнение приближенных скоростей распада с динамическими (численными) в широком диапазоне фрикционного параметра. Результаты представлены в безразмерном виде, чтобы сделать их полезными для более широкого круга читателей. Выводы. Оказалось, что в рамках используемой модели (параболический потенциал, отношение высоты барьера к тепловой энергии равно 2,4), можно подобрать такое значение единственного свободного параметра, входящего в приближенную формулу, что отклонение приближенной скорости от точной не превышает 5 %. Полученное значение этого свободного параметра не зависит от величины трения и не противоречит физическому смыслу, который вкладывался в этот параметр его авторами.