Periodic geodesics and geometry of compact Lorentzian manifolds with a Killing vector field

We study the geometry and the periodic geodesics of a compact Lorentzian manifold that has a Killing vector field which is timelike somewhere. Using a compactness argument for subgroups of the isometry group, we prove the existence of one timelike non self-intersecting periodic geodesic. If the Killing vector field is nowhere vanishing, then there are at least two distinct periodic geodesics; as a special case, compact stationary manifolds have at least two periodic timelike geodesics. We also discuss some properties of the topology of such manifolds. In particular, we show that a compact manifold M admits a Lorentzian metric with a nowhere vanishing Killing vector field which is timelike somewhere if and only if M admits a smooth circle action without fixed points.

COMPARISON RESULTS FOR CONJUGATE AND FOCAL POINTS IN SEMI-RIEMANNIAN GEOMETRY VIA MASLOV INDEX

We prove an estimate on the difference of Maslov indices relative to the choice of two distinct reference Lagrangians of a continuous path in the Lagrangian Grassmannian of a symplectic space. We discuss some applications to the study of conjugate and focal points along a geodesic in a semi-Riemannian manifold.

Understanding the Effect of Adsorption Geometry over Substrate Selectivity in the Surface-Enhanced Raman Scattering Spectra of Simazine and Atrazine

This paper studies the selectivity of Well-defined Au and Ag nanostructures as substrates for the SERS, (surface-enhanced Raman scattering) detection of simazine (6-chloro-N,N`-diethyl-1,3,5-triazine-2,4-diamine) and atrazine (6-chloro-N-ethyl-N`-isopropyl-1,3,5-triazine-2,4-diamine). Our data showed that simazine and atrazine displayed similar SERS spectra when the Au was employed as substrate. Conversely, distinct SERS signatures were obtained upon the utilization of Ag substrates. Density functional theory (DFT) calculations and vibrational assignments suggested that, while simazine and atrazine adsorbed on Au via the N3 position of the triazine ring, simazine adsorbed on Ag via N3 and atrazine via N5. The results presented herein demonstrated that the adsorption geometry of analyte molecules can play a central role over substrate selectivity in SERS, which is particularly important in applications involving ultrasensitive analysis of mixtures containing structurally similar molecules.

Solução da equação de transporte de fótons para uma placa plana heterogênea, modelo de multigrupo com núcleo de espalhamento de Klein-Nishina

Neste trabalho o método LTSN é utilizado para resolver a equação de transporte de fótons para uma placa plana heterogênea, modelo de multigrupo, com núcleo de espalhamento de Klein-Nishina, obtendo-se o fluxo de fótons em valores discretos de energia. O fluxo de fótons, juntamente com os parâmetros da placa foram usados para o cálculo da taxa de dose absorvida e do fator de buildup. O método LTSN consiste na aplicação da transformada de Laplace num conjunto de equações de ordenadas discretas, fornece uma solução analítica do sistema de equações lineares algébricas e a construção dos fluxos angulares pela técnica de expansão de Heaviside. Essa formulação foi aplicada ao cálculo de dose absorvida e ao fator de Buildup, considerando cinco valores de energia. Resultados numéricos são apresentados.

Der Einfluss von Seamounts auf die klein- und mesoskalige Verteilung des Phytoplanktons im zentralen, subtropischen Nordostatlantik

Thema dieser Arbeit war die Beschreibung des Einflusses von Seamounts auf die Verteilung und Zusammensetzung von Phytoplanktonpopulationen. Dazu wurden exemplarisch zwei verschiedene Seamounts während zweier multidisziplinärer Expeditionen im subtropischen Nordostatlantik ausgewählt. Diese waren der Ampere Seamount (35°05’N 012°55‘W) und die Große Meteorbank (30°00’N 028°30‘W). I. Der Ampere Seamount wurde vom 29.04.-09.05.1996 während der Forschungsreise POS 218 mit FS „Poseidon“ besucht. Dort wurde versucht, ausgehend von einer zentralen Position, entlang radialer Schnitte über den Seamount dessen Einfluss auf die Verteilung des Phytoplanktons zu erfassen. Durch direkte Messung bzw. Beprobung der Wassersäule war eine Charakterisierung der abiotischen Umweltparameter Temperatur, Salzgehalt, potentielle Dichte, gelöster Sauerstoff, Nährsalze und Lichttiefe möglich. Weiterhin wurden der Phytoplanktonbestand und die Zusammensetzung der Phytoplanktonpopulation anhand mehrerer Untersuchungsmethoden beschrieben. Diese waren Bestimmungen von partikulärem organischem Kohlenstoff und Stickstoff, Chlorophyll a-Messungen, HPLC-Pigmentanalysen, mikroskopische Zählungen sowie die Bestimmung von gesamter und größenfraktionierter Primärproduktion. Zwei exemplarische Schnitte in Nord-Süd- bzw. West-Ost-Ausrichtung wurden ausgewählt. Die Ergebnisse zeigten deutlich einen Einfluss des Seamounts auf die abiotischen Umweltparameter. So ließ sich ein Anstieg der Isopyknen um etwa 20-30 m über dem Gipfelbereich feststellen im Vergleich zu Stationen, welche weiter entfernt vom Gipfel waren. Nährsalze waren im Allgemeinen an der Oberfläche nur in sehr geringen Konzentrationen nachzuweisen. Ein deutlicher Konzentrationsanstieg erfolgte ab einer Tiefe von etwa 75 m. Eine Ausnahme stellte die Südflanke des Seamounts dar, wo etwas höhere Nährsalzkonzentrationen schon ab Wassertiefen von etwa 30 m festgestellt wurden. Dies kann vermutlich auf die hydrografischen Bedingungen an dieser Stelle zurückgeführt werden. Erste, vorläufige Modellberechnungen lassen auf einen Einfluss eines starken Einschnitts an der sehr steilen Südflanke des Seamounts auf eine Strömung schließen, welche kälteres, nährsalzreicheres Tiefenwasser nach oben bringt. Auch bei der Verteilung der biotischen Variablen machte sich der Einfluss dieser Strömung bemerkbar. Die POC-Konzentrationen lagen im Mittel bei etwa 75.5 μg/l mit einem Tiefenmaximum bei ca. 80 m. An der Südflanke wiederum zeigte sich eine heterogene Verteilung der POC-Konzentration ohne deutlich ausgebildetes Maximum. Ein deutlich ausgebildetes Tiefenchlorophyllmaximum (TCM) wurde unterhalb der Dichtesprungschicht in Wassertiefen zwischen 50 und 100 m beobachtet, wie es allgemein für subtropische Meeresgebiete typisch ist. Auch das TCM zeichnete sich durch einen Anstieg um ca. 25 m im Gipfelbereich aus. Weiterhin war auffällig, dass das Chl a- und das Nitritmaximum in der gleichen Tiefe lagen. Dies könnte evtl. durch erhöhte Fraßaktivitäten und nachfolgende Anhäufung von Exkretionsprodukten des Zooplanktons erklärt werden, wie schon bei anderen Seamounts nachgewiesen wurde. Die Primärproduktion erreichte Werte, wie sie für diese Meeresregion schon früher bestimmt wurden. Auffällig war bei der fraktionierten Produktionsmessung die Dominanz von Pico- und Nanoplankton. Ein etwas höherer Anteil von Mikrophytoplankton an einigen Stationen könnte mit dem Auftrieb von etwas nährsalzreicherem Wasser an der Südseite des Ampere Seamounts zusammenhängen. Die Pigmentanalysen zeigten, dass die Phytoplanktonpopulation von Picoplanktongruppen bestimmt war. Diese waren in erster Linie Cyanophyceen und Prochlorophyceen, welche bis zur Tiefe des TCM vorherrschten. Unterhalb des TCM nahm der Anteil dieser beiden Gruppen ab, während Chrysophyceen, Chlorophyceen und Prymnesiophyceen zunahmen. Die Gruppen des Mikroplanktons, Dinophyceen und Bacillariophyceen, spielten nur eine untergeordnete Rolle. II. Die Große Meteorbank wurde vom 25.08.-23.09.1998 während der Forschungsreise M 42/3 mit FS „Meteor“ besucht. Auch dort wurde versucht, entlang verschiedener Schnitte über den Seamount dessen Einfluss auf die Verteilung des Phytoplanktons zu erfassen. Ausser den schon beim Ampere Seamount beschriebenen Messungen und Beprobungen zur Erfassung der abiotischen Umweltparameter und biotischen Variablen bzw. des Phytoplanktonbestands und der Zusammensetzung der Phytoplanktonpopulation wurden noch Zählungen des Picoplanktons anhand der Durchflusszytometrie sowie rasterelektronenmikroskopische Beobachtung und Auszählung der Coccolithophoridenflora (Prymnesiophyceae) durchgeführt. An der Großen Meteorbank wurden keine Bestimmungen der Primärproduktion gemacht. Zwei exemplarische Schnitte in Nord-Süd- bzw. West-Ost-Ausrichtung wurden ausgewählt. Die Ergebnisse zeigten auch bei diesem Seamount einen deutlichen Einfluss auf die abiotischen Umweltparameter. Ein Anstieg der Isopyknen um 30 m konnte über dem Bankplateau nachgewiesen werden. Als herausragendes Merkmal war hier eine ringförmige Vertiefung der durchmischten Schicht über den Flanken zu verzeichnen, was zu einer Isolierung der Wassermassen innerhalb dieser Ringstruktur führte. Dies spiegelte sich in der Verteilung der meisten untersuchten Parameter wider. So folgten ein Großteil der biogeochemischen Variablen wie die Nährsalze und der Chlorophyll a-Gehalt dem Aufwölben der Isopyknen. Die Nährsalze waren, wie schon beim Ampere Seamount, in den Oberflächenschichten fast vollständig erschöpft. Ein deutlicher Konzentrationsanstieg war erst ab Tiefen zwischen 100 und 125 m zu verzeichnen. Dies könnte zum einen durch eine stabilere Schichtung der Wassersäule und zum anderen durch die ausgeprägte Isolierung der Wassermassen über dem Plateau erklärt werden. Die mittleren Konzentrationen von partikulärem organischem Kohlenstoff (50.7 μg/l), Stickstoff (9.8 μg/l), des Phytoplanktonkohlenstoffs (0.6 μg/l) und des Chlorophyll a (0.06 μg/l) lagen an der Großen Meteorbank unterhalb der am Ampere Seamount festgestellten Werte. Dies könnte ebenfalls auf die zuvor erwähnte Schichtung und Isolierung zurückgeführt werden. Das Tiefenchlorophyllmaximum war zwischen 75 und 125 m gemessen worden. Deutlich war hier der Einfluss der hydrografischen Bedingungen über dem Bankplateau auf das Verteilungsmuster des Chlorophyll a-Gehaltes zu sehen, insbesondere die geringen Chlorophyll a-Gehalte über den Flanken. Dies kann auf die Isolierung der Wassermasse über dem Plateau zurückgeführt werden. Noch klarer als am Ampere Seamount war an der Großen Meteorbank die Dominanz von Pico- und Nanoplankton anhand der Pigmentanalysen zu erkennen. So erreichte der mittlere Anteil der Prochlorophyceen bis zu 75 % der Phytoplanktonpopulation. Diese Ergebnisse wurden durch die Untersuchungen mit Hilfe der Durchflusszytometrie bestätigt. So überwogen in den Oberflächenschichten zunächst Zellen der Gattung Synechococcus. Diese wurden mit zunehmender Tiefe durch Prochlorococcus ersetzt. Einen zahlenmäßig geringeren Anteil erreichten eukaryotische Picoplanktonzellen. In Biomasse umgerechnet überwog diese letzte Gruppe die beiden vorherigen allerdings. Dies ist auf die größeren Zellen der Picoeukaryoten zurückzuführen und konnte auch durch die höheren Zahlen der kleineren Zellen nicht kompensiert werden. An der Großen Meteorbank wurde eine erwartungsgemäß hohe Diversität von Coccolithophoriden gefunden. In den beiden untersuchten Tiefenhorizonten (100 und 200 m) zeigte sich bei 100 m die höhere Artenvielfalt und Abundanz, während bei 200 m nur noch wenige unversehrte Zellen gefunden wurden. Dies könnte mit Wegfraß durch Zooplanktonorganismen erklärt werden. Weiterhin reichte die mittlere euphotische Zone (0.1 % Lichttiefe) nur bis etwa 130 m, sodass nicht mehr genügend Licht für die Photosynthese zur Verfügung stand. Die Dominanz von Pico- und Nanoplankton ist allgemein aus oligotrophen Meeresgebieten, um welche es sich auch bei dieser Untersuchung handelte, bekannt und wird mit Anpassungen an die etwas höheren Nährsalzkonzentrationen in größeren Tiefen und die gleichzeitig verringerten Lichtintensitäten erklärt. Im Gegensatz zu einigen anderen Untersuchungen konnte an beiden Seamounts keine Erhöhung der Biomasse festgestellt werden. Auch die Primärproduktion, die nur am Ampere Seamount gemessen wurde, war nicht erhöht. Die dargestellten Ergebnisse lassen dennoch für beide untersuchten Seamounts auf ein getrenntes Ökosystem schließen. An der Großen Meteorbank wird dies insbesondere durch die Isolierung von Wassermassen und den darin enthaltenen Planktonorganismen über dem Bankplateau deutlich.

Efeito de adições poliméricas na aderência de pastas de cimento a tubos metálicos após ciclagem térmica

Thermal recovery methods, especially steam injection, have been used to produce heavy oils. However, these methods imply that the metallic casing-cement sheath interface is submitted to thermal cycling. As a consequence, cracking may develop due to the thermal expansion mismatch of such materials, which allows the flow of oil and gas through the cement sheath, with environmental and economical consequences. It is therefore important to anticipate interfacial discontinuities that may arise upon Thermal recovery. The present study reports a simple alternative method to measure the shear strength of casing-sheath interfaces using pushthrough geometry, applied to polymer-containing hardened cement slurries. Polyurethane and recycled tire rubber were added to Portland-bases slurries to improve the fracture energy of intrinsically brittle cement. Samples consisting of metallic casing sections surrounded by hardened polymer-cement composites were prepared and mechanically tested. The effect of thermal cycles was investigated to simulate temperature conditions encountered in steam injection recovery. The results showed that the addition of polyurethane significantly improved the shear strength of the casing-sheath interface. The strength values obtained adding 10% BWOC of polyurethane to a Portland-base slurry more than doubled with respect to that of polyurethane-free slurries. Therefore, the use of polyurethane significantly contributes to reduce the damage caused by thermal cycling to cement sheath, improving the safety conditions of oil wells and the recovery of heavy oils

Klein-Gordon particles in mixed vector-scalar inversely linear potentials

The problem of a spinless particle subject to a general mixing of vector and scalar inversely linear potentials in a two-dimensional world is analyzed. Exact bounded solutions are found in closed form by imposing boundary conditions on the eigenfunctions which ensure that the effective Hamiltonian is Hermitian for all the points of the space. The nonrelativistic limit of our results adds a new support to the conclusion that even-parity solutions to the nonrelativistic one-dimensional hydrogen atom do not exist. (c) 2005 Elsevier B.V. All rights reserved.

Absence of Klein's paradox for massive bosons coupled by nonminimal vector interactions

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Investigation of Plasma Immersion Ion Implantation Process in Magnetic Mirror Geometry

Plasma immersion ion implantation (PIII) with low external magnetic field has been investigated both numerically and experimentally. The static magnetic field considered is essentially nonuniform and is generated by two magnetic coils installed outside the vacuum chamber. Experiments have been conducted to investigate the effect of two of the most important PIII parameters: target voltage and gas pressure. In that context, it was found that the current density increased when the external parameters were varied. Later, the PIII process was analyzed numerically using the 2.5-D computer code KARAT. The numerical results show that the system of crossed E x B fields enhances the PIII process. The simulation showed an increase of the plasma density around the target under the operating and design conditions considered. Consequently, an increase of the ion current density on the target was observed. All these results are explained through the mechanism of gas ionization by collisions with electrons drifting in crossed E x B fields.

Exotic dark spinor fields

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Boundary identification criteria and geometry analysis of Al 7050 stretch zone from elevation profiles

This article describes the development of a method for analysis of the shape of the stretch zone surface based on parallax measurement theory and using digital image processing techniques. Accurate criteria for the definition of the boundaries of the stretch zone are established from profiles of fracture surfaces obtained from crack tip opening displacement tests on Al-7050 alloy samples. The elevation profiles behavior analysis is based on stretch zone width and height parameters. It is concluded that the geometry of the stretch zone profiles under plane strain conditions can be described by a semi-parabolic relationship. (C) Elsevier B.V., 1999. All rights reserved.

Differential geometry of intersection curves in R(4) of three implicit surfaces

We present algorithms for computing the differential geometry properties of intersection Curves of three implicit surfaces in R(4), using the implicit function theorem and generalizing the method of X. Ye and T. Maekawa for 4-dimension. We derive t, n, b(1), b(2) vectors and curvatures (k(1), k(2), k(3)) for transversal intersections of the intersection problem. (C) 2008 Elsevier B.V. All rights reserved.

Equivalence of many-photon Green's functions in the Duffin-Kemmer-Petiau and Klein-Gordon-Fock statistical quantum field theories

Using the functional integral formalism for the statistical generating functional in the statistical (finite temperature) quantum field theory, we prove the equivalence of many-photon Greens functions in the Duffin-Kennner-Petiau and Klein-Gordon-Fock statistical quantum field theories. As an illustration, we calculate the one-loop polarization operators in both theories and demonstrate their coincidence.

Teleparallel equivalent of non-Abelian Kaluza-Klein theory

Based on the equivalence between a gauge theory for the translation group and general relativity, a teleparallel version of the non-Abelian Kaluza-Klein theory is constructed. In this theory, only the fiber-space turns out to be higher dimensional, spacetime being kept always four dimensional. The resulting model is a gauge theory that unifies, in the Kaluza-Klein sense, gravitational and gauge fields. In contrast with the ordinary Kaluza-Klein models, this theory defines a natural length scale for the compact submanifold of the fiber space, which is shown to be of the order of the Planck length.