Is Tsallis thermodynamics nonextensive?

Within the Tsallis thermodynamics framework, and using scaling properties of the entropy, we derive a generalization of the Gibbs-Duhem equation. The analysis suggests a transformation of variables that allows standard thermodynamics to be recovered. Moreover, we also generalize Einsteins formula for the probability of a fluctuation to occur by means of the maximum statistical entropy method. The use of the proposed transformation of variables also shows that fluctuations within Tsallis statistics can be mapped to those of standard statistical mechanics.

Variabilidade espacial da resistência mecânica à penetração em vertissolo cultivado com manga no perímetro irrigado de Mandacaru, Juazeiro, Bahia, Brasil

A resistência do solo à penetração é um parâmetro frequentemente utilizado como indicador da compactação do solo em sistemas de manejo, podendo relacioná-lo diretamente com o crescimento e a produtividade das culturas em geral. Para isso, é importante a utilização de métodos geoestatísticos em sua avaliação, por considerar a heterogeneidade dos dados ao longo da área. O objetivo deste trabalho foi avaliar a variabilidade espacial da resistência mecânica do solo à penetração (RP) em um Vertissolo cultivado com manga. A coleta de dados foi realizada em área do Projeto Mandacaru I, em Juazeiro-BA, utilizando um penetrômetro eletrônico para determinação da RP nas camadas de 0,00-0,10, 0,10-0,20, 0,20-0,30 e 0,30-0,40 m e um GPS de navegação para determinação da posição geográfica dos pontos. Também foram feitas coletas de amostras de solo, para determinação da umidade e da textura. Na análise dos resultados foram utilizadas a estatística descritiva e a aplicação da geoestatística. A partir dos resultados, pôde-se constatar aumento da RP ao longo das camadas mais profundas, podendo atingir níveis acima de 3,000 kPa em zonas específicas da área. Por meio desses resultados, é possível monitorar a compactação, que se mostrou crítica em determinados pontos, e realizar o manejo do solo em pontos localizados, dependendo do nível de compactação.

Landau damping of transverse quadrupole oscillations of an elongated Bose-Einstein condensate

We have studied the interaction between the low-lying transverse collective oscillations and the thermal excitations of an elongated Bose-Einstein condensate by means of perturbation theory. We consider a cylindrical trapped condensate and calculate the transverse elementary excitations at zero temperature by solving the linearized Gross-Pitaevskii equations in two dimensions (2D). We use them to calculate the matrix elements between the thermal excited states and the quasi-2D collective modes. The Landau damping of transverse collective modes is studied as a function of temperature. At low temperatures, the corresponding damping rate is in agreement with the experimental data for the decay of the transverse quadrupole mode, but it is too small to explain the observed slow decay of the transverse breathing mode. The reason for this discrepancy is discussed.

Brownian pump powered by a white-noise flasing ratchet

A Brownian pump of particles powered by a stochastic flashing ratchet mechanism is studied. The pumping device is embedded in a finite region and bounded by particle reservoirs. In the steady state, we exactly calculate the spatial density profile, the concentration ratio between both reservoirs and the particle flux. We propose a simulation framework for the consistent evaluation of such observable quantities.

Symmetry breaking in small rotating clouds of trapped ultracold Bose atoms

We study the signatures of rotational and phase symmetry breaking in small rotating clouds of trapped ultracold Bose atoms by looking at rigorously defined condensate wave function. Rotational symmetry breaking occurs in narrow frequency windows, where energy degeneracy between the lowest energy states of different total angular momentum takes place. This leads to a complex condensate wave function that exhibits vortices clearly seen as holes in the density, as well as characteristic local phase patterns, reflecting the appearance of vorticities. Phase symmetry (or gauge symmetry) breaking, on the other hand, is clearly manifested in the interference of two independent rotating clouds.

A classical particle in heat bath under the influence of external noise

A very simple model of a classical particle in a heat bath under the influence of external noise is studied. By means of a suitable hypothesis, the heat bath is reduced to an internal colored noise (OrnsteinUhlenbeck noise). In a second step, an external noise is coupled to the bath. The steady state probability distributions are obtained.

Resistência à penetração e rendimento da soja após intervenção mecânica em latossolo vermelho sob plantio direto

A compactação altera, negativamente, várias propriedades do solo, como a capacidade de penetração das raízes e a disponibilidade de água e nutrientes às plantas, restringindo a taxa fotossintética, o crescimento da parte aérea e, por conseguinte, o rendimento da cultura. Nesse sentido, quando a compactação do solo torna-se limitante ao desenvolvimento das culturas, faz-se necessária a adoção de medidas mitigatórias. Nesse contexto, este trabalho objetivou avaliar o efeito residual de intervenções mecânicas mediante aração e escarificação do solo, associadas à semeadora com sulcadores tipo discos e discos + haste, como prática mitigadora da compactação de solo manejado sob sistema plantio direto (SPD), sobre os parâmetros de resistência do solo à penetração e o rendimento da cultura da soja. Para isso, foi realizado um estudo no município de Coxilha, na região norte do Rio Grande do Sul, em um Latossolo Vermelho, em experimento instalado no ano de 2001 em área com histórico de manejo sob SPD. Nessa área, a cada ano um tratamento foi submetido à descompactação mecânica do solo sob SPD mediante uma aração e outro mediante uma escarificação do solo, anterior à implantação da cultura de verão, retornando-se o manejo sob SPD após essa intervenção. O delineamento experimental foi de blocos ao acaso com parcelas subdivididas, com três repetições. Os tratamentos foram compostos pela combinação de 13 sistemas de manejo do solo, alocados na parcela principal, e dois dispositivos sulcadores da semeadora, alocados na subparcela. Assim, os sistemas de manejo avaliados foram constituídos pela testemunha, representada pela manutenção ininterrupta do SPD por 16 anos; seis períodos de tempo de manejo sob SPD (7,5; 6,5; 5,5; 4,5; 3,5 e 2,5 anos) após uma intervenção mecânica com arado de discos + grade de discos (A); e os mesmos seis períodos após uma intervenção mecânica com escarificador (E). Os níveis alocados na subparcela foram constituídos pela ação de uma semeadora de plantio direto equipada com discos duplos defasados atuando até 7 cm de profundidade e de uma semeadora equipada com discos duplos + haste atuando até 13 cm de profundidade. Os resultados obtidos indicaram que a intervenção mecânica em solo manejado sob SPD consolidado, mediante a prática de escarificação ou aração do solo, apresenta potencial efêmero para mitigar a compactação e promover a melhoria da estrutura do solo, com efeito residual de até dois anos e meio para a resistência do solo à penetração. A utilização de semeadora de plantio direto equipada com sulcador tipo haste + disco apresentou potencial para mitigação da compactação do solo, promovendo a redução da resistência mecânica do solo à penetração na camada de 7 - 15 cm de profundidade. Contudo, o efeito residual da intervenção mecânica para descompactação do solo e a adoção dos diferentes dispositivos de aplicação do adubo no sulco de semeadura não foram eficientes em alterar o rendimento de grãos da cultura da soja na safra agrícola 2008/2009.

Qualidade física de um latossolo vermelho sob plantio direto submetido à descompactação mecânica e biológica

A escarificação e o uso de plantas de cobertura de inverno têm sido adotados para promover a melhoria dos atributos físicos do solo relacionados à aeração. O objetivo deste trabalho foi verificar o efeito das plantas de cobertura de inverno e escarificação nas propriedades físicas de um Latossolo Vermelho distrófico, textura argilosa, após 16 anos em sistema plantio direto. Os tratamentos foram realizados em maio de 2009 e consistiram de: plantio direto (PD), plantio direto com escarificação mecânica a 0,25 m (PD-E) e plantio direto com descompactação biológica por meio da cultura do nabo forrageiro (PD-B). O delineamento experimental foi em blocos ao acaso com quatro repetições, totalizando 12 unidades experimentais. Dezoito meses após a aplicação dos tratamentos, foram coletadas amostras indeformadas de solo em cada unidade experimental, em cinco camadas: 0,0-0,1; 0,1-0,2; 0,2-0,3; 0,3-0,4; e 0,4-0,5 m. Foram avaliados os atributos físicos do solo: porosidade, densidade do solo (Ds), permeabilidade ao ar (Ka) e índices de continuidade de poros. A Ka foi medida por meio de um permeâmetro de carga constante de ar em nove potenciais mátricos (ψm): -0,5; -1; -2; -3; -5; -7; -10; -50; e -100 kPa. Os resultados indicam que os atributos físicos do solo avaliados não foram alterados pelo uso de plantas de cobertura e escarificação. Por outro lado, houve diferenças entre camadas de solo, principalmente entre 0,0-0,1 e 0,1-0,2 m. Na camada de 0,1-0,2 m, a Ds foi maior e a porosidade total e Ka (ψm = -5 kPa) foram menores do que na camada de 0,0-0,1 m. No PD-E, verificou-se que a macroporosidade foi maior na camada de 0,0-0,1 m em comparação com os outros tratamentos. Os resultados sugerem que o solo estudado submetido aos tratamentos de descompactação, após 18 meses, retornou a valores semelhantes aos da testemunha.

Front dynamics in turbulent media

A study of a stable front propagating in a turbulent medium is presented. The front is generated through a reaction-diffusion equation, and the turbulent medium is statistically modeled using a Langevin equation. Numerical simulations indicate the presence of two different dynamical regimes. These regimes appear when the turbulent flow either wrinkles a still rather sharp propagating interfase or broadens it. Specific dependences of the propagating velocities on stirring intensities appropriate to each case are found and fitted when possible according to theoretically predicted laws. Different turbulent spectra are considered.

Coarsening of solid-liquid mixtures in a random acceleration field

The effects of flow induced by a random acceleration field (g-jitter) are considered in two related situations that are of interest for microgravity fluid experiments: the random motion of isolated buoyant particles, and diffusion driven coarsening of a solid-liquid mixture. We start by analyzing in detail actual accelerometer data gathered during a recent microgravity mission, and obtain the values of the parameters defining a previously introduced stochastic model of this acceleration field. The diffusive motion of a single solid particle suspended in an incompressible fluid that is subjected to such random accelerations is considered, and mean squared velocities and effective diffusion coefficients are explicitly given. We next study the flow induced by an ensemble of such particles, and show the existence of a hydrodynamically induced attraction between pairs of particles at distances large compared with their radii, and repulsion at short distances. Finally, a mean field analysis is used to estimate the effect of g-jitter on diffusion controlled coarsening of a solid-liquid mixture. Corrections to classical coarsening rates due to the induced fluid motion are calculated, and estimates are given for coarsening of Sn-rich particles in a Sn-Pb eutectic fluid, an experiment to be conducted in microgravity in the near future.

Diffusion of passive scalars under stochastic convection

The diffusion of passive scalars convected by turbulent flows is addressed here. A practical procedure to obtain stochastic velocity fields with well¿defined energy spectrum functions is also presented. Analytical results are derived, based on the use of stochastic differential equations, where the basic hypothesis involved refers to a rapidly decaying turbulence. These predictions are favorable compared with direct computer simulations of stochastic differential equations containing multiplicative space¿time correlated noise.

Nonlinear relaxation time and the detection of weak signals

Laser systems can be used to detect very weak optical signals. The physical mechanism is the dynamical process of the relaxation of a laser from an unstable state to a steady stable state. We present an analysis of this process based on the study of the nonlinear relaxation time. Our analytical results are compared with numerical integration of the stochastic differential equations that model this process.

Scaling in relativistic Thomas-Fermi approach for nuclei

By using the scaling method we derive the virial theorem for the relativistic mean field model of nuclei treated in the ThomasFermi approach. The ThomasFermi solutions statisfy the stability condition against scaling. We apply the formalism to study the excitation energy of the breathing mode in finite nuclei with several relativistic parameter sets of common use.

Generation of spatiotemporal colored noise

We develop an algorithm to simulate a Gaussian stochastic process that is non-¿-correlated in both space and time coordinates. The colored noise obeys a linear reaction-diffusion Langevin equation with Gaussian white noise. This equation is exactly simulated in a discrete Fourier space.