Collisions of random walks

Abstract

A recurrent graph $G$ has the infinite collision property if two independent random walks on $G$, started at the same point, collide infinitely often a.s. We give a simple criterion in terms of Green functions for a graph to have this property, and use it to prove that a critical Galton–Watson tree with finite variance conditioned to survive, the incipient infinite cluster in $\mathbb{Z}^{d}$ with $d\ge19$ and the uniform spanning tree in $\mathbb{Z}^{2}$ all have the infinite collision property. For power-law combs and spherically symmetric trees, we determine precisely the phase boundary for the infinite collision property.

Un graphe récurrent $G$ a la propriété de collisions infinies si deux marches aléatoires indépendantes dans $G$, issues du même état, se rencontrent infiniment souvent presque sûrement. Nous donnons un critère simple à l’aide de fonctions de Green qui implique cette propriété, et nous l’utilisons pour prouver que la propriété de collisions infinies a lieu dans les cas suivants: un arbre de Galton–Watson critique avec variance finie conditionné à survivre, l’amas de percolation critique conditionné à être infini dans ${\mathbb{Z}}^{d}$ avec $d\geq19$ et l’arbre couvrant uniforme dans ${\mathbb{Z}}^{2}$. Pour le graphe en forme de peigne aléatoire avec queues polynomiales et les arbres à symétrie sphérique, nous déterminons précisément la région critique dans l’espace des phases pour les collisions infinies.