Quantum Hall Phases of two-component bosons

The recent production of synthetic magnetic fields acting on electroneutral particles, such as atoms or photons, has boosted interest in the quantum Hall physics of bosons. Adding pseudospin 1/2 to the bosons greatly enriches the scenario, as it allows them to form an interacting integer quantum Hall (IQH) phase with no fermionic counterpart. Here we show that, for a small two-component Bose gas on a disk, the complete strongly correlated regime, extending from the integer phase at filling factor ν = 2 to the Halperin phase at filling factor ν = 2 / 3, is well described by composite fermionization of the bosons. Moreover we study the edge excitations of the IQH state, which, in agreement with expectations from topological field theory, are found to consist of forward-moving charge excitations and backward-moving spin excitations. Finally, we demonstrate how pair-correlation functions allow one to experimentally distinguish the IQH state from competing states, such as non-Abelian spin singlet (NASS) states.

Topological phases in small quantum Hall samples

Topological order has proven a useful concept to describe quantum phase transitions which are not captured by the Ginzburg-Landau type of symmetry-breaking order. However, lacking a local order parameter, topological order is hard to detect. One way to detect it is via direct observation of anyonic properties of excitations which are usually discussed in the thermodynamic limit, but so far has not been realized in macroscopic quantum Hall samples. Here we consider a system of few interacting bosons subjected to the lowest Landau level by a gauge potential, and theoretically investigate vortex excitations in order to identify topological properties of different ground states. Our investigation demonstrates that even in surprisingly small systems anyonic properties are able to characterize the topological order. In addition, focusing on a system in the Laughlin state, we study the robustness of its anyonic behavior in the presence of tunable finite-range interactions acting as a perturbation. A clear signal of a transition to a different state is reflected by the system's anyonic properties.

Study of B0(s)→K0Sh+h′− decays with first observation of B0s→K0SK±π∓ and B0s→K0Sπ+π

A search for charmless three-body decays of B 0 and B0s mesons with a K0S meson in the final state is performed using the pp collision data, corresponding to an integrated luminosity of 1.0 fb−1, collected at a centre-of-mass energy of 7 TeV recorded by the LHCb experiment. Branching fractions of the B0(s)→K0Sh+h′− decay modes (h (′) = π, K), relative to the well measured B0→K0Sπ+π− decay, are obtained. First observation of the decay modes B0s→K0SK±π∓ and B0s→K0Sπ+π− and confirmation of the decay B0→K0SK±π∓ are reported. The following relative branching fraction measurements or limits are obtained $ B(B0→K0SK±π∓)B(B0→K0Sπ+π−)=0.128±0.017(stat.)±0.009(syst.),B(B0→K0SK+K−)B(B0→K0Sπ+π−)=0.385±0.031(stat.)±0.023(syst.),B(B0s→K0Sπ+π−)B(B0→K0Sπ+π−)=0.29±0.06(stat.)±0.03(syst.)±0.02(fs/fd),B(B0s→K0SK±π∓)B(B0→K0Sπ+π−)=1.48±0.12(stat.)±0.08(syst.)±0.12(fs/fd)B(B0s→K0SK+K−)B(B0→K0Sπ+π−)∈[0.004;0.068]at90%CL.

Searches for TeX and B + → J/ψ p TeX π + decays

The results of searches for B0(s)→J/ψ pp¯ and B + → J/ψ p p¯ π+ decays are reported. The analysis is based on a data sample, corresponding to an integrated luminosity of 1.0 fb−1 of pp collisions, collected with the LHCb detector. An excess with 2.8 σ significance is seen for the decay B0s→J/ψ pp¯ and an upper limit on the branching fraction is set at the 90 % confidence level: B(B0s→J/ψ pp¯) < 4.8 × 10−6, which is the first such limit. No significant signals are seen for B 0 → J/ψ p p¯ and B + → J/ψ p p¯ π + decays, for which the corresponding limits are set: B(B0→J/ψ pp¯) < 5.2 × 10−7, which significantly improves the existing limit; and B(B+→J/ψ pp¯π+) < 5.0 × 10−7, which is the first limit on this branching fraction.

Study of D J meson decays to D +π-, D 0π+ and D ∗+π- final states in pp collisions

A study of D +π−, D 0π+ and D ∗+π− final states is performed using pp collision data, corresponding to an integrated luminosity of 1.0 fb−1, collected at a centre-of-mass energy of 7 TeV with the LHCb detector. The D 1(2420)0 resonance is observed in the D ∗+π− final state and the D∗2(2460) resonance is observed in the D +π−, D 0π+ and D ∗+π− final states. For both resonances, their properties and spin-parity assignments are obtained. In addition, two natural parity and two unnatural parity resonances are observed in the mass region between 2500 and 2800 MeV. Further structures in the region around 3000 MeV are observed in all the D ∗+π−, D +π− and D 0π+ final states.

Measurement of the relative rate of prompt χ c0, χ c1 and χ c2 production at TeV

Prompt production of charmonium χ c0, χ c1 and χ c2 mesons is studied using proton-proton collisions at the LHC at a centre-of-mass energy of TeX TeV. The χ c mesons are identified through their decay to J/ψγ, with J/ψ → μ + μ − using photons that converted in the detector. A data sample, corresponding to an integrated luminosity of 1.0 fb−1 collected by the LHCb detector, is used to measure the relative prompt production rate of χ c1 and χ c2 in the rapidity range 2.0 < y < 4.5 as a function of the J/ψ transverse momentum from 3 to 20 GeV/c. First evidence for χ c0 meson production at a high-energy hadron collider is also presented.

Espectros eletrônicos de alguns complexos de geometria octaédrica de Ni2+: uma introdução prática à teoria do campo cristalino no curso de graduação

The experiment introduces the undergraduate students to the crystal field theory. The electronic spectra of the octahedral complexes of [Ni(L)n]2+ (L = H2O, dmso, NH3 and en) obtained in the experiment are used to calculate 10Dq and B parameters. The experiment shows how the parameters can be calculated and correlated with the nature of the ligands and the field intensities produced.

Magnetic Resonance Experiments with Atomic Hydrogen

In this thesis three experiments with atomic hydrogen (H) at low temperatures T<1 K are presented. Experiments were carried out with two- (2D) and three-dimensional (3D) H gas, and with H atoms trapped in solid H2 matrix. The main focus of this work is on interatomic interactions, which have certain specific features in these three systems considered. A common feature is the very high density of atomic hydrogen, the systems are close to quantum degeneracy. Short range interactions in collisions between atoms are important in gaseous H. The system of H in H₂ differ dramatically because atoms remain fixed in the H₂ lattice and properties are governed by long-range interactions with the solid matrix and with H atoms. The main tools in our studies were the methods of magnetic resonance, with electron spin resonance (ESR) at 128 GHz being used as the principal detection method. For the first time in experiments with H in high magnetic fields and at low temperatures we combined ESR and NMR to perform electron-nuclear double resonance (ENDOR) as well as coherent two-photon spectroscopy. This allowed to distinguish between different types of interactions in the magnetic resonance spectra. Experiments with 2D H gas utilized the thermal compression method in homogeneous magnetic field, developed in our laboratory. In this work methods were developed for direct studies of 3D H at high density, and for creating high density samples of H in H₂. We measured magnetic resonance line shifts due to collisions in the 2D and 3D H gases. First we observed that the cold collision shift in 2D H gas composed of atoms in a single hyperfine state is much smaller than predicted by the mean-field theory. This motivated us to carry out similar experiments with 3D H. In 3D H the cold collision shift was found to be an order of magnitude smaller for atoms in a single hyperfine state than that for a mixture of atoms in two different hyperfine states. The collisional shifts were found to be in fair agreement with the theory, which takes into account symmetrization of the wave functions of the colliding atoms. The origin of the small shift in the 2D H composed of single hyperfine state atoms is not yet understood. The measurement of the shift in 3D H provides experimental determination for the difference of the scattering lengths of ground state atoms. The experiment with H atoms captured in H2 matrix at temperatures below 1 K originated from our work with H gas. We found out that samples of H in H2 were formed during recombination of gas phase H, enabling sample preparation at temperatures below 0.5 K. Alternatively, we created the samples by electron impact dissociation of H₂ molecules in situ in the solid. By the latter method we reached highest densities of H atoms reported so far, 3.5(5)x10¹⁹ cm^-3. The H atoms were found to be stable for weeks at temperatures below 0.5 K. The observation of dipolar interaction effects provides a verification for the density measurement. Our results point to two different sites for H atoms in H2 lattice. The steady-state nuclear polarizations of the atoms were found to be non-thermal. The possibility for further increase of the impurity H density is considered. At higher densities and lower temperatures it might be possible to observe phenomena related to quantum degeneracy in solid.

The duality of tactical thought : a study of how Swedish land forces' commanders view tactics in irregular warfare

This is a sociological study of the views of officers in the Swedish Army and its Amphibious Forces on tactics in Irregular Warfare (IW), in particular, Counterinsurgency (COIN). IW comprises struggles, where the military weaker part uses an indirect approach with smaller units and integrates the civilian and military dimensions in a violence spectrum including subversion, terrorism, Guerrilla Warfare and infantry actions. IW is the main armed warfare style in insurgencies. COIN is the combined political, military, economic, social and legal actions in counter insurgencies. Data has been collected by means of interviews with almost all (n =43) officers, who were either commanding battalions or rifle and manoeuvre companies while undergoing training for general warfare and international operations. The main theoretical and methodological inspiration is the traditional one for research on social fields, inaugurated by the French sociologist Pierre Bourdieu. The statistical technique used is Multiple Correspondence Analysis. As a background and context base, an inquiry inspired by the Begriffsgechichte (Conceptual History) tradition explores the genesis and development of understandings of the term Irregular Warfare. The research question is outlined as; “how can contemporary Swedish military thought on tactics in Irregular Warfare be characterized using descriptive patterns, mapped in relation to background factors and normative standards? The most significant findings are that there are two main opposing notions separating the officers’ views on tactics in Irregular Warfare: (1) a focus on larger, combat oriented and collectively operating military units versus smaller and larger, more intelligence oriented and dispersed operating units, and (2) a focus on military tasks and kinetic effects versus military and civilian tasks as well as “soft” effects. The distribution of these views can be presented as a two-dimensional space structured by the two axes. This space represents four categories of tactics, partly diverging from normative military standards for Counterinsurgency. This social space of standpoints shows different structural tendencies for background factors of social and cultural character, particularly dominant concerning military backgrounds, international mission experiences and civilian education. Compared to military standards for Counterinsurgency, the two tactical types characterized by a Regular Warfare mind-set stands out as counter-normative. Signs of creative thought on military practice and theory, as well as a still persistent Regular Warfare doxa are apparent. Power struggles might thus develop, effecting the transformation to a broadened warfare culture with an enhanced focus also on Irregular Warfare. The result does not support research results arguing for a convergence of military thought in the European transformation of Armed Forces. The main argument goes beyond tactics and suggests sociological analysis on reciprocal effects regarding strategy, operational art, tactics as well as leadership, concerning the mind-set and preferences for Regular, Irregular and Hybrid Warfare.

Erreurs arithmétiques des élèves et interventions de l'enseignant débutant : une analyse didactique en termes de schèmes

Ancrée dans le domaine de la didactique des mathématiques, notre thèse cible le « travail de l’erreur » effectué par trois enseignants dans leur première année de carrière. Libérés des contraintes associées au système de formation initiale, ces sujets assument pleinement leur nouveau rôle au sein de la classe ordinaire. Ils se chargent, entre autres, de l’enseignement de l’arithmétique et, plus précisément, de la division euclidienne. Parmi leurs responsabilités se trouvent le repérage et l’intervention sur les procédures erronées. Le « travail de l’erreur » constitue l’expression spécifique désignant cette double tâche (Portugais 1995). À partir d’un dispositif de recherche combinant les méthodes d’observation et d’entrevue, nous documentons des séances d’enseignement afin de dégager les situations où nos maîtres du primaire identifient des erreurs dans les procédures algorithmiques des élèves et déploient, subséquemment, des stratégies d’intervention. Nous montrons comment ces deux activités sont coordonnées en décrivant les choix, décisions et actions mises en œuvre par nos sujets. Il nous est alors possible d’exposer l’organisation de la conduite de ces jeunes enseignants en fonction du traitement effectif de l’erreur arithmétique. En prenant appui sur la théorie de champs conceptuels (Vergnaud 1991), nous révélons l’implicite des connaissances mobilisées par nos sujets et mettons en relief les mécanismes cognitifs qui sous-tendent cette activité professionnelle. Nous pouvons ainsi témoigner, du moins en partie, du travail de conceptualisation réalisé in situ. Ce travail analytique permet de proposer l’existence d’un schème du travail de l’erreur chez ces maîtres débutants, mais aussi de spécifier sa nature et son fonctionnement. En explorant le versant cognitif de l’activité enseignante, notre thèse aborde une nouvelle perspective associée au thème du repérage et de l’intervention sur l’erreur de calcul de divisions en colonne.

Équations différentielles issues des vecteurs singuliers des représentations de l'algèbre de Virasoro

Mémoire numérisé par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal

La structure de Jordan des matrices de transfert des modèles de boucles et la relation avec les hamiltoniens XXZ

Les modèles sur réseau comme ceux de la percolation, d’Ising et de Potts servent à décrire les transitions de phase en deux dimensions. La recherche de leur solution analytique passe par le calcul de la fonction de partition et la diagonalisation de matrices de transfert. Au point critique, ces modèles statistiques bidimensionnels sont invariants sous les transformations conformes et la construction de théories des champs conformes rationnelles, limites continues des modèles statistiques, permet un calcul de la fonction de partition au point critique. Plusieurs chercheurs pensent cependant que le paradigme des théories des champs conformes rationnelles peut être élargi pour inclure les modèles statistiques avec des matrices de transfert non diagonalisables. Ces modèles seraient alors décrits, dans la limite d’échelle, par des théories des champs logarithmiques et les représentations de l’algèbre de Virasoro intervenant dans la description des observables physiques seraient indécomposables. La matrice de transfert de boucles D_N(λ, u), un élément de l’algèbre de Temperley- Lieb, se manifeste dans les théories physiques à l’aide des représentations de connectivités ρ (link modules). L’espace vectoriel sur lequel agit cette représentation se décompose en secteurs étiquetés par un paramètre physique, le nombre d de défauts. L’action de cette représentation ne peut que diminuer ce nombre ou le laisser constant. La thèse est consacrée à l’identification de la structure de Jordan de D_N(λ, u) dans ces représentations. Le paramètre β = 2 cos λ = −(q + 1/q) fixe la théorie : β = 1 pour la percolation et √2 pour le modèle d’Ising, par exemple. Sur la géométrie du ruban, nous montrons que D_N(λ, u) possède les mêmes blocs de Jordan que F_N, son plus haut coefficient de Fourier. Nous étudions la non diagonalisabilité de F_N à l’aide des divergences de certaines composantes de ses vecteurs propres, qui apparaissent aux valeurs critiques de λ. Nous prouvons dans ρ(D_N(λ, u)) l’existence de cellules de Jordan intersectorielles, de rang 2 et couplant des secteurs d, d′ lorsque certaines contraintes sur λ, d, d′ et N sont satisfaites. Pour le modèle de polymères denses critique (β = 0) sur le ruban, les valeurs propres de ρ(D_N(λ, u)) étaient connues, mais les dégénérescences conjecturées. En construisant un isomorphisme entre les modules de connectivités et un sous-espace des modules de spins du modèle XXZ en q = i, nous prouvons cette conjecture. Nous montrons aussi que la restriction de l’hamiltonien de boucles à un secteur donné est diagonalisable et trouvons la forme de Jordan exacte de l’hamiltonien XX, non triviale pour N pair seulement. Enfin nous étudions la structure de Jordan de la matrice de transfert T_N(λ, ν) pour des conditions aux frontières périodiques. La matrice T_N(λ, ν) a des blocs de Jordan intrasectoriels et intersectoriels lorsque λ = πa/b, et a, b ∈ Z×. L’approche par F_N admet une généralisation qui permet de diagnostiquer des cellules intersectorielles dont le rang excède 2 dans certains cas et peut croître indéfiniment avec N. Pour les blocs de Jordan intrasectoriels, nous montrons que les représentations de connectivités sur le cylindre et celles du modèle XXZ sont isomorphes sauf pour certaines valeurs précises de q et du paramètre de torsion v. En utilisant le comportement de la transformation i_N^d dans un voisinage des valeurs critiques (q_c, v_c), nous construisons explicitement des vecteurs généralisés de Jordan de rang 2 et discutons l’existence de blocs de Jordan intrasectoriels de plus haut rang.

Exposants géométriques des modèles de boucles dilués et idempotents des TL-modules de la chaîne de spins XXZ

Cette thèse porte sur les phénomènes critiques survenant dans les modèles bidimensionnels sur réseau. Les résultats sont l'objet de deux articles : le premier porte sur la mesure d'exposants critiques décrivant des objets géométriques du réseau et, le second, sur la construction d'idempotents projetant sur des modules indécomposables de l'algèbre de Temperley-Lieb pour la chaîne de spins XXZ. Le premier article présente des expériences numériques Monte Carlo effectuées pour une famille de modèles de boucles en phase diluée. Baptisés "dilute loop models (DLM)", ceux-ci sont inspirés du modèle O(n) introduit par Nienhuis (1990). La famille est étiquetée par les entiers relativement premiers p et p' ainsi que par un paramètre d'anisotropie. Dans la limite thermodynamique, il est pressenti que le modèle DLM(p,p') soit décrit par une théorie logarithmique des champs conformes de charge centrale c(\kappa)=13-6(\kappa+1/\kappa), où \kappa=p/p' est lié à la fugacité du gaz de boucles \beta=-2\cos\pi/\kappa, pour toute valeur du paramètre d'anisotropie. Les mesures portent sur les exposants critiques représentant la loi d'échelle des objets géométriques suivants : l'interface, le périmètre externe et les liens rouges. L'algorithme Metropolis-Hastings employé, pour lequel nous avons introduit de nombreuses améliorations spécifiques aux modèles dilués, est détaillé. Un traitement statistique rigoureux des données permet des extrapolations coïncidant avec les prédictions théoriques à trois ou quatre chiffres significatifs, malgré des courbes d'extrapolation aux pentes abruptes. Le deuxième article porte sur la décomposition de l'espace de Hilbert \otimes^nC^2 sur lequel la chaîne XXZ de n spins 1/2 agit. La version étudiée ici (Pasquier et Saleur (1990)) est décrite par un hamiltonien H_{XXZ}(q) dépendant d'un paramètre q\in C^\times et s'exprimant comme une somme d'éléments de l'algèbre de Temperley-Lieb TL_n(q). Comme pour les modèles dilués, le spectre de la limite continue de H_{XXZ}(q) semble relié aux théories des champs conformes, le paramètre q déterminant la charge centrale. Les idempotents primitifs de End_{TL_n}\otimes^nC^2 sont obtenus, pour tout q, en termes d'éléments de l'algèbre quantique U_qsl_2 (ou d'une extension) par la dualité de Schur-Weyl quantique. Ces idempotents permettent de construire explicitement les TL_n-modules indécomposables de \otimes^nC^2. Ceux-ci sont tous irréductibles, sauf si q est une racine de l'unité. Cette exception est traitée séparément du cas où q est générique. Les problèmes résolus par ces articles nécessitent une grande variété de résultats et d'outils. Pour cette raison, la thèse comporte plusieurs chapitres préparatoires. Sa structure est la suivante. Le premier chapitre introduit certains concepts communs aux deux articles, notamment une description des phénomènes critiques et de la théorie des champs conformes. Le deuxième chapitre aborde brièvement la question des champs logarithmiques, l'évolution de Schramm-Loewner ainsi que l'algorithme de Metropolis-Hastings. Ces sujets sont nécessaires à la lecture de l'article "Geometric Exponents of Dilute Loop Models" au chapitre 3. Le quatrième chapitre présente les outils algébriques utilisés dans le deuxième article, "The idempotents of the TL_n-module \otimes^nC^2 in terms of elements of U_qsl_2", constituant le chapitre 5. La thèse conclut par un résumé des résultats importants et la proposition d'avenues de recherche qui en découlent.

La traduction de la littérature hispano-américaine au Québec : de l'intégration immigrante à la mondialisation éditoriale

En 2012, la traduction au Québec d'ouvrages littéraires d'auteurs issus de l'Amérique hispanique est encore un phénomène marginal. Pourtant, les entreprises de traduction de tels ouvrages se sont faites plus nombreuses au cours des vingt dernières années, et deux maisons d'édition québécoises leur ont fait la part belle : Les Écrits des Forges et Les Allusifs. La première a publié en français de nombreux canons de la poésie mexicaine tandis que la seconde possède à son catalogue (maintenant chez Leméac) bon nombre d'auteurs hispano-américains. Les efforts de ces éditeurs ont été précédés d'un premier mouvement d'accueil de la littérature hispano-américaine, mouvement principalement lié à la venue au Canada d'auteurs hispano-américains immigrants, souvent des réfugiés qui avaient fui la guerre ou la dictature dans leur pays d'origine. À partir de la théorie des champs de Pierre Bourdieu et de l’application de cette théorie à l’espace littéraire international par Pascale Casanova, ce mémoire cherche à expliquer plus en détail les conditions et logiques qui sous-tendent la traduction et l’édition des littératures hispano-américaines au Québec. Pour ce faire, il analyse la trajectoire de trois auteurs dont chacun a vu au moins un de ses titres publié en français. Ces auteurs sont le Salvadorien Horacio Castellanos Moya, dont le roman intitulé Le Dégoût a été publié aux Allusifs en 2003, le Mexicain Jaime Sabines, dont Poemas del peatón/Poèmes du piéton a été publié aux Écrits des Forges en 1997, et la Colombienne québécoise Yvonne América Truque, dont le recueil de poèmes Proyección de los silencios/Projection des silences a été publié au CÉDAH en 1986. Chacune des trajectoires illustre un modèle de production et de diffusion particulier de la littérature hispano-américaine en traduction qui s’est manifesté durant les vingt dernières années. Ensemble, elles permettent de dégager le parcours évolutif de l’édition vers une intégration de plus en plus mondialisée des mécanismes de diffusion des biens symboliques.

Topological order in a broken-symmetry state

À travers cette thèse, nous revisitons les différentes étapes qui ont conduit à la découverte des isolants topologiques, suite à quoi nous nous penchons sur la question à savoir si une phase topologiquement non-triviale peut coexister avec un état de symétrie brisée. Nous abordons les concepts les plus importants dans la description de ce nouvel état de la matière, et tentons de comprendre les conséquences fascinantes qui en découlent. Il s’agit d’un champ de recherche fortement alimenté par la théorie, ainsi, l’étude du cadre théorique est nécessaire pour atteindre une compréhension profonde du sujet. Le chapitre 1 comprend un retour sur l’effet de Hall quantique, afin de motiver les sections subséquentes. Le chapitre 2 présente la première réalisation d’un isolant topologique à deux dimensions dans un puits quantique de HgTe/CdTe, suite à quoi ces résultats sont généralisés à trois dimensions. Nous verrons ensuite comment incorporer des principes de topologie dans la caractérisation d’un système spécifique, à l’aide d’invariants topologiques. Le chapitre 3 introduit le premier dérivé de l’état isolant topologique, soit l’isolant topologique antiferromagnétique (ITAF). Après avoir motivé théoriquement le sujet et introduit un invariant propre à ce nouvel état ITAF, qui est couplé à l’ordre de Néel, nous explorons, dans les chapitres 4 et 5, deux candidats de choix pour la phase ITAF : GdBiPt et NdBiPt.