Symmetries and fixed point stability of stochastic differential equations modeling self-organized criticality

A stochastic nonlinear partial differential equation is constructed for two different models exhibiting self-organized criticality: the Bak-Tang-Wiesenfeld (BTW) sandpile model [Phys. Rev. Lett. 59, 381 (1987); Phys. Rev. A 38, 364 (1988)] and the Zhang model [Phys. Rev. Lett. 63, 470 (1989)]. The dynamic renormalization group (DRG) enables one to compute the critical exponents. However, the nontrivial stable fixed point of the DRG transformation is unreachable for the original parameters of the models. We introduce an alternative regularization of the step function involved in the threshold condition, which breaks the symmetry of the BTW model. Although the symmetry properties of the two models are different, it is shown that they both belong to the same universality class. In this case the DRG procedure leads to a symmetric behavior for both models, restoring the broken symmetry, and makes accessible the nontrivial fixed point. This technique could also be applied to other problems with threshold dynamics.

Relaxation dynamics in suspensions of ferromagnetic particles

We have studied the relaxation dynamics of a dilute assembly of ferromagnetic particles in suspension. A formalism based on the Smoluchowski equation, describing the evolution of the probability density for the directions of the magnetic moment and of the axis of easy magnetization of the particles, has been developed. We compute the rotational viscosity from a Green-Kubo formula and give an expression for the relaxation time of the particles which comes from the dynamic equations of the correlation functions. Concerning the relaxation time for the particles, our results agree quite well with experiments performed on different samples of ferromagnetic particles for which the magnetic energy, associated with the interaction between the magnetic moments and the external field, or the energy of anisotropy plays a dominant role.

Continuous phase transition in a spin-glass model without time-reversal symmetry

We investigate the phase transition in a strongly disordered short-range three-spin interaction model characterized by the absence of time-reversal symmetry in the Hamiltonian. In the mean-field limit the model is well described by the Adam-Gibbs-DiMarzio scenario for the glass transition; however, in the short-range case this picture turns out to be modified. The model presents a finite temperature continuous phase transition characterized by a divergent spin-glass susceptibility and a negative specific-heat exponent. We expect the nature of the transition in this three-spin model to be the same as the transition in the Edwards-Anderson model in a magnetic field, with the advantage that the strong crossover effects present in the latter case are absent.

Damage spreading transition in glasses: A probe for the ruggedness of the configurational landscape

We consider damage spreading transitions in the framework of mode-coupling theory. This theory describes relaxation processes in glasses in the mean-field approximation which are known to be characterized by the presence of an exponentially large number of metastable states. For systems evolving under identical but arbitrarily correlated noises, we demonstrate that there exists a critical temperature T0 which separates two different dynamical regimes depending on whether damage spreads or not in the asymptotic long-time limit. This transition exists for generic noise correlations such that the zero damage solution is stable at high temperatures, being minimal for maximal noise correlations. Although this dynamical transition depends on the type of noise correlations, we show that the asymptotic damage has the good properties of a dynamical order parameter, such as (i) independence of the initial damage; (ii) independence of the class of initial condition; and (iii) stability of the transition in the presence of asymmetric interactions which violate detailed balance. For maximally correlated noises we suggest that damage spreading occurs due to the presence of a divergent number of saddle points (as well as metastable states) in the thermodynamic limit consequence of the ruggedness of the free-energy landscape which characterizes the glassy state. These results are then compared to extensive numerical simulations of a mean-field glass model (the Bernasconi model) with Monte Carlo heat-bath dynamics. The freedom of choosing arbitrary noise correlations for Langevin dynamics makes damage spreading an interesting tool to probe the ruggedness of the configurational landscape.

Dynamical properties of the Zhang model of self-organized criticality

Critical exponents of the infinitely slowly driven Zhang model of self-organized criticality are computed for d=2 and 3, with particular emphasis devoted to the various roughening exponents. Besides confirming recent estimates of some exponents, new quantities are monitored, and their critical exponents computed. Among other results, it is shown that the three-dimensional exponents do not coincide with the Bak-Tang-Wiesenfeld [Phys. Rev. Lett. 59, 381 (1987); Phys. Rev. A 38, 364 (1988)] (Abelian) model, and that the dynamical exponent as computed from the correlation length and from the roughness of the energy profile do not necessarily coincide, as is usually implicitly assumed. An explanation for this is provided. The possibility of comparing these results with those obtained from renormalization group arguments is also briefly addressed.

Quantum Hall effect in 2 dimensional GaInAs structure

Transport properties of GaAs / δ – Mn / GaAs / InxGa1-xAs / GaAs structure with Mn δ – layer, which is separated from InxGa1-xAs quantum well (QW) by 3 nm thick GaAs spacer was investigated. This structure with high mobility was characterized by X-ray difractometry and reflectometry. Transport and electrical properties of the structure were measured by using Pulsed Magnetic Field System (PMFS). During investigation of the Shubnikov – de Haas and the Hall effects the main parameters of QW structure such as cyclotron mass, Fermi level, g – factor, Dingle temperature and concentration of holes were estimated. Obtained results show high quality of the prepared structure. However, anomalous Hall effect at temperatures 2.09 K, 3 K, 4.2 K is not clearly observed. Attempts to identify magnetic moment were made. For this purpose the polarity of the filed was changed to the opposite at each shot. As a result hysteresis loop was not observed in the magnetic field dependences of the anomalous Hall resistivity.This can be attributed to the imperfection of the experimental setup.

Properties of NaxCoO2 /

Polycrysttdline samples of NaiCoOa were prepared using the "Rapid heat-up" method. One set of samples was annealed in flowing O2, while the other set in flowing Argon. X-Ray diffraction measurements indicated a stable phase of Nao.7Co02 mixed with C03O4 for all the samples even though they differed in concentration of Na. Argon annealed samples were insulators, whereas the ones annealed in O2 were metallic. Most of the measurements were performed on the sample Nao.7Co02, because it is the host compound for the superconductor sample Nao.35Co02-H20. Magnetization measurement showed that the magnetic moment decreased with increasing sodium concentration. This is due to the existence of C03O4 in samples with Na^ 0.7. As sodium concentration decreases, the magnetic moment increases due to the increasing concentration of C03O4 and its large magnetic moment. Magnetization measurements showed that the magnetic moment of Nao.7Co02 is field-dependent in low fields eind field-independent in fields higher than 100 G. Resistivity changes with temperature (dp/dT) increased with increasing Na concentration. Also resistivity measurements were performed under different hydrostatic pressures on Nao.7Co02. Two transitions were observed; one at a temperature Ti ~20 K and the other at T2 ^280 K, the transition at Ti has a magnetic origin and the one at T2 is a structiural transition. It was noticed that pressure aJfects resistivity of the sample. At higher pressures resistivity changes faster with temperature. Magnetoresistance measurement showed a small change in the resistivity, especially at lower temperatures. A novel layered superconductor Nao.35Co02H20 was prepared using de-intercalation of Na from the host compound Nao.7Co02. FVom the temperature dependence of the magnetization, the superconducting transition temperature and lower critictil field have been estimated as Tc=4.12 K and Hci=66 G, respectively.

Caractérisation et modélisation de l’aimant organique NIT-2Py

L'aimant organique NIT-2Py a été caractérisé expérimentalement et ses propriétés ont été simulées numériquement à partir de la théorie de la fonctionnelle de la densité. Le magnétisme dans ce matériau provient de la présence d'un électron non apparié sur chaque molécule qui a ainsi un moment magnétique non nul. Ceci a été confirmé par des simulations sur une molécule isolée. Les molécules de NIT-2Py cristallisent dans le groupe d'espace P21/c avec huit molécules par maille élémentaire pour former la structure cristalline Alpha étudiée dans ce document. Le moment effectif de la susceptibilité et l'entropie magnétique totale montre que ce matériau est un système de spins 1/2 avec un spin par molécule. Les mesures de chaleur spécifique ont mis en évidence la présence de deux phases magnétiques ordonnées à basse température qui sont séparées par un plateau en aimantation. Une première phase est observée à des champs magnétiques inférieurs à 2.2 T et a une température de transition de 1.32 K en champ nul. Les mesures de susceptibilité magnétique et d'aimantation ont permis d'établir que cette phase ordonnée est antiferromagnétique. Ceci est confirmé par les simulations numériques. La deuxième phase est induite par le champ magnétique avec une température de transition de 0.53 K à 6 T. L'information disponible sur cette phase est limitée et l'étude du système à l'extérieur des phases ordonnées en donne une meilleure compréhension. Un modèle de spins S=1/2 isolés et de dimères S=0 isolés reproduit bien les mesures d'aimantation et de chaleur spécifique au-dessus de 3 K. L'application d'un champ magnétique réduit l'écart d'énergie entre le singulet et le triplet du dimère jusqu'au croisement qui se produit à 6 T. La phase induite émerge précisément à ce croisement et on spécule l'existence d'un condensat de Bose-Einstein des états triplets.

Magnetic moments of the Lambda(1405) and Lambda(1670) resonances

By using techniques of unitarized chiral perturbation theory, where the Lamda(1405) and Lamda(1670) resonances are dynamically generated, we evaluate the magnetic moments of these resonances and their transition magnetic moment. The results obtained here differ appreciably from those obtained with existing quark models. The width for the Lamda(1670)->Lamda(1405)gamma transition is also evaluated, leading to a branching ratio of the order of 210-6.

Calculation of the hyperfine structure transition energy and lifetime in the one-electron Bi^82+ ion

We calculate the energy and lifetime of the ground state hyperfine structure transition in one-electron Bi^82+ . The influence of various distributions of the magnetic moment and the electric charge in the nucleus ^209_83 Bi on energy and lifetime is studied.

Transport magnetischer Partikel durch maßgeschneiderte magnetische Feldlandschaften zur Anwendung in mikrofluidischen Mischprozessen

Die Miniaturisierung von konventioneller Labor- und Analysetechnik nimmt eine zentrale Rolle im Bereich der allgemeinen Lebenswissenschaften und medizinischen Diagnostik ein. Neuartige und preiswerte Technologieplattformen wie Lab-on-a-Chip (LOC) oder Mikrototalanalysesysteme (µTAS) versprechen insbesondere im Bereich der Individualmedizin einen hohen gesellschaftlichen Nutzen zur frühzeitigen und nichtinvasiven Diagnose krankheitsspezifischer Indikatoren. Durch den patientennahen Einsatz preiswerter und verlässlicher Mikrochips auf Basis hoher Qualitätsstandards entfallen kostspielige und zeitintensive Zentrallaboranalysen, was gleichzeitig Chancen für den globalen Einsatz - speziell in Schwellen- und Entwicklungsländern - bietet. Die technischen Herausforderungen bei der Realisierung moderner LOC-Systeme sind in der kontrollierten und verlässlichen Handhabung kleinster Flüssigkeitsmengen sowie deren diagnostischem Nachweis begründet. In diesem Kontext wird der erfolgreichen Integration eines fernsteuerbaren Transports von biokompatiblen, magnetischen Mikro- und Nanopartikeln eine Schlüsselrolle zugesprochen. Die Ursache hierfür liegt in der vielfältigen Einsetzbarkeit, die durch die einzigartigen Materialeigenschaften begründet sind. Diese reichen von der beschleunigten, aktiven Durchmischung mikrofluidischer Substanzvolumina über die Steigerung der molekularen Interaktionsrate in Biosensoren bis hin zur Isolation und Aufreinigung von krankheitsspezifischen Indikatoren. In der Literatur beschriebene Ansätze basieren auf der dynamischen Transformation eines makroskopischen, zeitabhängigen externen Magnetfelds in eine mikroskopisch veränderliche potentielle Energielandschaft oberhalb magnetisch strukturierter Substrate, woraus eine gerichtete und fernsteuerbare Partikelbewegung resultiert. Zentrale Kriterien, wie die theoretische Modellierung und experimentelle Charakterisierung der magnetischen Feldlandschaft in räumlicher Nähe zur Oberfläche der strukturierten Substrate sowie die theoretische Beschreibung der Durchmischungseffekte, wurden jedoch bislang nicht näher beleuchtet, obwohl diese essentiell für ein detailliertes Verständnis der zu Grunde liegenden Mechanismen und folglich für einen Markteintritt zukünftiger Geräte sind. Im Rahmen der vorgestellten Arbeit wurde daher ein neuartiger Ansatz zur erfolgreichen Integration eines Konzepts zum fernsteuerbaren Transport magnetischer Partikel zur Anwendung in modernen LOC-Systemen unter Verwendung von magnetisch strukturierten Exchange-Bias (EB) Dünnschichtsystemen verfolgt. Die Ergebnisse zeigen, dass sich das Verfahren der ionenbe-schussinduzierten magnetischen Strukturierung (IBMP) von EB-Systemen zur Herstellung von maßgeschneiderten magnetischen Feldlandschaften (MFL) oberhalb der Substratoberfläche, deren Stärke und räumlicher Verlauf auf Nano- und Mikrometerlängenskalen gezielt über die Veränderung der Materialparameter des EB-Systems via IBMP eingestellt werden kann, eignet. Im Zuge dessen wurden erstmals moderne, experimentelle Verfahrenstechniken (Raster-Hall-Sonden-Mikroskopie und rastermagnetoresistive Mikroskopie) in Kombination mit einem eigens entwickelten theoretischen Modell eingesetzt, um eine Abbildung der MFL in unterschiedlichen Abstandsbereichen zur Substratoberfläche zu realisieren. Basierend auf der quantitativen Kenntnis der MFL wurde ein neuartiges Konzept zum fernsteuerbaren Transport magnetischer Partikel entwickelt, bei dem Partikelgeschwindigkeiten im Bereich von 100 µm/s unter Verwendung von externen Magnetfeldstärken im Bereich weniger Millitesla erzielt werden können, ohne den magnetischen Zustand des Substrats zu modifizieren. Wie aus den Untersuchungen hervorgeht, können zudem die Stärke des externen Magnetfelds, die Stärke und der Gradient der MFL, das magnetfeldinduzierte magnetische Moment der Partikel sowie die Größe und der künstlich veränderliche Abstand der Partikel zur Substratoberfläche als zentrale Einflussgrößen zur quantitativen Modifikation der Partikelgeschwindigkeit genutzt werden. Abschließend wurde erfolgreich ein numerisches Simulationsmodell entwickelt, das die quantitative Studie der aktiven Durchmischung auf Basis des vorgestellten Partikeltransportkonzepts von theoretischer Seite ermöglicht, um so gezielt die geometrischen Gegebenheiten der mikrofluidischen Kanalstrukturen auf einem LOC-System für spezifische Anwendungen anzupassen.

Efectos del consumo de cigarrillo en la presentación y severidad de la dismenorrea

Introducción: La dismenorrea se presenta como una patología cada vez más frecuente en mujeres de 16-30 años. Dentro de los factores asociados a su presentación, el consumo de tabaco ha revelado resultados contradictorios. El objetivo del presente estudio es explorar la asociación entre el consumo de cigarrillo y la presentación de dismenorrea, y determinar si los trastornos del ánimo y la depresión, alteran dicha asociación. Materiales y métodos: Se realizó un estudio de prevalencia analítica en mujeres de la Universidad del Rosario matriculadas en pregrado durante el primer semestre de 2013, para determinar la asociación entre el consumo de tabaco y la presentación de dismenorrea. En el estudio se tuvieron en cuenta variables tradicionalmente relacionadas con dismenorrea, incluyendo las variables ansiedad y depresión como potenciales variables de confusión. Los registros fueron analizados en el programa Estadístico IBM SPSS Statistics Versión 20.0. Resultados: Se realizaron 538 cuestionarios en total. La edad promedio fue 19.92±2.0 años. La prevalencia de dismenorrea se estimó en 89.3%, la prevalencia de tabaquismo 11.7%. No se encontró una asociación entre dismenorrea y tabaquismo (OR 3.197; IC95% 0.694-14.724). Dentro de las variables analizadas, la depresión y la ansiedad constituyen factores de riesgo independientes para la presentación de dismenorrea con una asociación estadísticamente significativa p=0.026 y p=0.024 respectivamente. El análisis multivariado encuentra como factor determinante en la presentación de dismenorrea, la interacción de depresión y ansiedad controlando por las variables tradicionales p<0.0001. Sin embargo, esta asociación se pierde cuando se analiza en la categoría de dismenorrea severa y gana relevancia el uso de métodos de anticoncepción diferentes a los hormonales, mientras que el hecho de haber iniciado la vida sexual presenta una tendencia limítrofe de riesgo. Conclusiones: No se puede demostrar que el tabaco es un factor asociado a la presentación de dismenorrea. Los trastornos del ánimo y la ansiedad constituyen factores determinantes a la presentación de dismenorrea independientemente de la presencia de otros concomitantes. Las variables de asociación se modifican cuando la variable dependiente se categoriza en su estado más severo. Se necesitan estudios más amplios y detallados para establecer dicha asociación.

Lambda and (Lambda)over-bar polarization in Au-Au collisions at RHIC

Experiments at RHIC have shown that in 200 GeV Au-Au collisions, the Lambda and (Lambda) over bar hyperons are produced with very small polarizations (Abelev et al., 2007) [1], almost consistent with zero. These results can be understood in terms of a model that we proposed (Barros and Hama, 2008) [2]. In this Letter, we show how this model may be applied in such collisions, and also will discuss the relation of our results with other models, in order to explain the experimental data. (C) 2011 Elsevier B.V. All rights reserved.