Energy and structure of dilute hard- and soft-sphere gases

The energy and structure of dilute hard- and soft-sphere Bose gases are systematically studied in the framework of several many-body approaches, such as the variational correlated theory, the Bogoliubov model, and the uniform limit approximation, valid in the weak-interaction regime. When possible, the results are compared with the exact diffusion Monte Carlo ones. Jastrow-type correlation provides a good description of the systems, both hard- and soft-spheres, if the hypernetted chain energy functional is freely minimized and the resulting Euler equation is solved. The study of the soft-sphere potentials confirms the appearance of a dependence of the energy on the shape of the potential at gas paremeter values of x~0.001. For quantities other than the energy, such as the radial distribution functions and the momentum distributions, the dependence appears at any value of x. The occurrence of a maximum in the radial distribution function, in the momentum distribution, and in the excitation spectrum is a natural effect of the correlations when x increases. The asymptotic behaviors of the functions characterizing the structure of the systems are also investigated. The uniform limit approach is very easy to implement and provides a good description of the soft-sphere gas. Its reliability improves when the interaction weakens.

Proton emission off nuclei induced by kaons in flight

We study the (K-, p) reaction on nuclei with a 1 GeV/c momentum kaon beam, paying special attention to the region of emitted protons having kinetic energy above 600 MeV, which was used to claim a deeply attractive kaon nucleus optical potential. Our model describes the nuclear reaction in the framework of a local density approach and the calculations are performed following two different procedures: one is based on a many-body method using the Lindhard function and the other is based on a Monte Carlo simulation. The simulation method offers flexibility to account for processes other than kaon quasielastic scattering, such as K- absorption by one and two nucleons, producing hyperons, and allows consideration of final-state interactions of the K-, the p, and all other primary and secondary particles on their way out of the nucleus, as well as the weak decay of the produced hyperons into pi N. We find a limited sensitivity of the cross section to the strength of the kaon optical potential. We also show a serious drawback in the experimental setup-the requirement for having, together with the energetic proton, at least one charged particle detected in the decay counter surrounding the target-as we find that the shape of the original cross section is appreciably distorted, to the point of invalidating the claims made in the experimental paper on the strength of the kaon nucleus optical.

Ground-state properties of a dilute homogeneous Bose gas of hard disks in two dimensions

The energy and structure of a dilute hard-disks Bose gas are studied in the framework of a variational many-body approach based on a Jastrow correlated ground-state wave function. The asymptotic behaviors of the radial distribution function and the one-body density matrix are analyzed after solving the Euler equation obtained by a free minimization of the hypernetted chain energy functional. Our results show important deviations from those of the available low density expansions, already at gas parameter values x~0.001 . The condensate fraction in 2D is also computed and found generally lower than the 3D one at the same x.

Spin-Peierls vs Peierls distortions in a family of conjugated polymers

Distortions in a family of conjugated polymers are studied using two complementary approaches: within a many-body valence bond approach using a transfer-matrix technique to treat the Heisenberg model of the systems, and also in terms of the tight-binding band-theoretic model with interactions limited to nearest neighbors. The computations indicate that both methods predict the presence or absence of the same distortions in most of the polymers studied.

Parity violation in Aharonov-Bohm systems: The spontaneous Hall effect

We show how macroscopic manifestations of P (and T) symmetry breaking can arise in a simple system subject to Aharonov-Bohm interactions. Specifically, we study the conductivity of a gas of charged particles moving through a dilute array of flux tubes. The interaction of the electrons with the flux tubes is taken to be of a purely Aharonov-Bohm type. We find that the system exhibits a nonzero transverse conductivity, i.e., a spontaneous Hall effect. This is in contrast to the fact that the cross sections for both scattering and bremsstrahlung (soft-photon emission) of a single electron from a flux tube are invariant under reflections. We argue that the asymmetry in the conductivity coefficients arises from many-body effects. On the other hand, the transverse conductivity has the same dependence on universal constants that appears in the quantum Hall effect, a result that we relate to the validity of the mean-field approximation.

Towards and ab initio description of magnetism in ionic solids

The physical contributions to the KNiF3 magnetic exchange coupling integral have been obtained from specially designed ab initio cluster model calculations. Three important mechanisms have been identified. These are the delocalization of the magnetic orbitals into the anion p band, the variational contribution of the second-order interactions, and the many-body terms hidden in the two-body operator and the Heisenberg Hamiltonian.

Mecánica clásica en el espacio de Hilbert

We continue our study of classical mechanics using the methods of quantum mechanics. A Hilbert space is introduced, new conservation laws deduced, and the possibility of representing by new methods the many body classical problem discussed.

Variational localized-site cluster expansions. X. Dimerization in linear Heisenberg chains

Ground-state instability to bond alternation in long linear chains is considered from the point of view of valence-bond (VB) theory. This instability is viewed as the consequence of a long-range order (LRO) which is expected if the ground state is reasonably described in terms of the Kekulé states (with nearest-neighbor singlet pairing). It is argued that the bond alternation and associated LRO predicted by this simple, VB picture is retained for certain linear Heisenberg models; many-body VB calculations on spin s=1 / 2 and s=1 chains are carried out in a test of this argument.

Valence-bond treatment of distortions in polyacene polymers

Distortions of polyacene polymers are studied within a many-body valence-bond framework using a powerful transfer-matrix technique for the valence-bond (or Heisenberg) model of the system. The computations suggest that the ground-state geometry is either totally symmetric or possibly exhibits a slight (A2 or B2 symmetry) bond-alternation distortion. The lowest-energy (nonsymmetric, in-plane) distortions are the A2 and B2 modes, which, within our approximations, are degenerate.

Towards and ab initio description of magnetism in ionic solids

The physical contributions to the KNiF3 magnetic exchange coupling integral have been obtained from specially designed ab initio cluster model calculations. Three important mechanisms have been identified. These are the delocalization of the magnetic orbitals into the anion p band, the variational contribution of the second-order interactions, and the many-body terms hidden in the two-body operator and the Heisenberg Hamiltonian.

The Hydrophobic interaction: modeling hydrophobic interactions and aggregation of non-polar particles in aqueous solutions

Malgré son importance dans notre vie de tous les jours, certaines propriétés de l?eau restent inexpliquées. L'étude des interactions entre l'eau et les particules organiques occupe des groupes de recherche dans le monde entier et est loin d'être finie. Dans mon travail j'ai essayé de comprendre, au niveau moléculaire, ces interactions importantes pour la vie. J'ai utilisé pour cela un modèle simple de l'eau pour décrire des solutions aqueuses de différentes particules. Récemment, l?eau liquide a été décrite comme une structure formée d?un réseau aléatoire de liaisons hydrogènes. En introduisant une particule hydrophobe dans cette structure à basse température, certaines liaisons hydrogènes sont détruites ce qui est énergétiquement défavorable. Les molécules d?eau s?arrangent alors autour de cette particule en formant une cage qui permet de récupérer des liaisons hydrogènes (entre molécules d?eau) encore plus fortes : les particules sont alors solubles dans l?eau. A des températures plus élevées, l?agitation thermique des molécules devient importante et brise les liaisons hydrogènes. Maintenant, la dissolution des particules devient énergétiquement défavorable, et les particules se séparent de l?eau en formant des agrégats qui minimisent leur surface exposée à l?eau. Pourtant, à très haute température, les effets entropiques deviennent tellement forts que les particules se mélangent de nouveau avec les molécules d?eau. En utilisant un modèle basé sur ces changements de structure formée par des liaisons hydrogènes j?ai pu reproduire les phénomènes principaux liés à l?hydrophobicité. J?ai trouvé une région de coexistence de deux phases entre les températures critiques inférieure et supérieure de solubilité, dans laquelle les particules hydrophobes s?agrègent. En dehors de cette région, les particules sont dissoutes dans l?eau. J?ai démontré que l?interaction hydrophobe est décrite par un modèle qui prend uniquement en compte les changements de structure de l?eau liquide en présence d?une particule hydrophobe, plutôt que les interactions directes entre les particules. Encouragée par ces résultats prometteurs, j?ai étudié des solutions aqueuses de particules hydrophobes en présence de co-solvants cosmotropiques et chaotropiques. Ce sont des substances qui stabilisent ou déstabilisent les agrégats de particules hydrophobes. La présence de ces substances peut être incluse dans le modèle en décrivant leur effet sur la structure de l?eau. J?ai pu reproduire la concentration élevée de co-solvants chaotropiques dans le voisinage immédiat de la particule, et l?effet inverse dans le cas de co-solvants cosmotropiques. Ce changement de concentration du co-solvant à proximité de particules hydrophobes est la cause principale de son effet sur la solubilité des particules hydrophobes. J?ai démontré que le modèle adapté prédit correctement les effets implicites des co-solvants sur les interactions de plusieurs corps entre les particules hydrophobes. En outre, j?ai étendu le modèle à la description de particules amphiphiles comme des lipides. J?ai trouvé la formation de différents types de micelles en fonction de la distribution des regions hydrophobes à la surface des particules. L?hydrophobicité reste également un sujet controversé en science des protéines. J?ai défini une nouvelle échelle d?hydrophobicité pour les acides aminés qui forment des protéines, basée sur leurs surfaces exposées à l?eau dans des protéines natives. Cette échelle permet une comparaison meilleure entre les expériences et les résultats théoriques. Ainsi, le modèle développé dans mon travail contribue à mieux comprendre les solutions aqueuses de particules hydrophobes. Je pense que les résultats analytiques et numériques obtenus éclaircissent en partie les processus physiques qui sont à la base de l?interaction hydrophobe.<br/><br/>Despite the importance of water in our daily lives, some of its properties remain unexplained. Indeed, the interactions of water with organic particles are investigated in research groups all over the world, but controversy still surrounds many aspects of their description. In my work I have tried to understand these interactions on a molecular level using both analytical and numerical methods. Recent investigations describe liquid water as random network formed by hydrogen bonds. The insertion of a hydrophobic particle at low temperature breaks some of the hydrogen bonds, which is energetically unfavorable. The water molecules, however, rearrange in a cage-like structure around the solute particle. Even stronger hydrogen bonds are formed between water molecules, and thus the solute particles are soluble. At higher temperatures, this strict ordering is disrupted by thermal movements, and the solution of particles becomes unfavorable. They minimize their exposed surface to water by aggregating. At even higher temperatures, entropy effects become dominant and water and solute particles mix again. Using a model based on these changes in water structure I have reproduced the essential phenomena connected to hydrophobicity. These include an upper and a lower critical solution temperature, which define temperature and density ranges in which aggregation occurs. Outside of this region the solute particles are soluble in water. Because I was able to demonstrate that the simple mixture model contains implicitly many-body interactions between the solute molecules, I feel that the study contributes to an important advance in the qualitative understanding of the hydrophobic effect. I have also studied the aggregation of hydrophobic particles in aqueous solutions in the presence of cosolvents. Here I have demonstrated that the important features of the destabilizing effect of chaotropic cosolvents on hydrophobic aggregates may be described within the same two-state model, with adaptations to focus on the ability of such substances to alter the structure of water. The relevant phenomena include a significant enhancement of the solubility of non-polar solute particles and preferential binding of chaotropic substances to solute molecules. In a similar fashion, I have analyzed the stabilizing effect of kosmotropic cosolvents in these solutions. Including the ability of kosmotropic substances to enhance the structure of liquid water, leads to reduced solubility, larger aggregation regime and the preferential exclusion of the cosolvent from the hydration shell of hydrophobic solute particles. I have further adapted the MLG model to include the solvation of amphiphilic solute particles in water, by allowing different distributions of hydrophobic regions at the molecular surface, I have found aggregation of the amphiphiles, and formation of various types of micelle as a function of the hydrophobicity pattern. I have demonstrated that certain features of micelle formation may be reproduced by the adapted model to describe alterations of water structure near different surface regions of the dissolved amphiphiles. Hydrophobicity remains a controversial quantity also in protein science. Based on the surface exposure of the 20 amino-acids in native proteins I have defined the a new hydrophobicity scale, which may lead to an improvement in the comparison of experimental data with the results from theoretical HP models. Overall, I have shown that the primary features of the hydrophobic interaction in aqueous solutions may be captured within a model which focuses on alterations in water structure around non-polar solute particles. The results obtained within this model may illuminate the processes underlying the hydrophobic interaction.<br/><br/>La vie sur notre planète a commencé dans l'eau et ne pourrait pas exister en son absence : les cellules des animaux et des plantes contiennent jusqu'à 95% d'eau. Malgré son importance dans notre vie de tous les jours, certaines propriétés de l?eau restent inexpliquées. En particulier, l'étude des interactions entre l'eau et les particules organiques occupe des groupes de recherche dans le monde entier et est loin d'être finie. Dans mon travail j'ai essayé de comprendre, au niveau moléculaire, ces interactions importantes pour la vie. J'ai utilisé pour cela un modèle simple de l'eau pour décrire des solutions aqueuses de différentes particules. Bien que l?eau soit généralement un bon solvant, un grand groupe de molécules, appelées molécules hydrophobes (du grecque "hydro"="eau" et "phobia"="peur"), n'est pas facilement soluble dans l'eau. Ces particules hydrophobes essayent d'éviter le contact avec l'eau, et forment donc un agrégat pour minimiser leur surface exposée à l'eau. Cette force entre les particules est appelée interaction hydrophobe, et les mécanismes physiques qui conduisent à ces interactions ne sont pas bien compris à l'heure actuelle. Dans mon étude j'ai décrit l'effet des particules hydrophobes sur l'eau liquide. L'objectif était d'éclaircir le mécanisme de l'interaction hydrophobe qui est fondamentale pour la formation des membranes et le fonctionnement des processus biologiques dans notre corps. Récemment, l'eau liquide a été décrite comme un réseau aléatoire formé par des liaisons hydrogènes. En introduisant une particule hydrophobe dans cette structure, certaines liaisons hydrogènes sont détruites tandis que les molécules d'eau s'arrangent autour de cette particule en formant une cage qui permet de récupérer des liaisons hydrogènes (entre molécules d?eau) encore plus fortes : les particules sont alors solubles dans l'eau. A des températures plus élevées, l?agitation thermique des molécules devient importante et brise la structure de cage autour des particules hydrophobes. Maintenant, la dissolution des particules devient défavorable, et les particules se séparent de l'eau en formant deux phases. A très haute température, les mouvements thermiques dans le système deviennent tellement forts que les particules se mélangent de nouveau avec les molécules d'eau. A l'aide d'un modèle qui décrit le système en termes de restructuration dans l'eau liquide, j'ai réussi à reproduire les phénomènes physiques liés à l?hydrophobicité. J'ai démontré que les interactions hydrophobes entre plusieurs particules peuvent être exprimées dans un modèle qui prend uniquement en compte les liaisons hydrogènes entre les molécules d'eau. Encouragée par ces résultats prometteurs, j'ai inclus dans mon modèle des substances fréquemment utilisées pour stabiliser ou déstabiliser des solutions aqueuses de particules hydrophobes. J'ai réussi à reproduire les effets dûs à la présence de ces substances. De plus, j'ai pu décrire la formation de micelles par des particules amphiphiles comme des lipides dont la surface est partiellement hydrophobe et partiellement hydrophile ("hydro-phile"="aime l'eau"), ainsi que le repliement des protéines dû à l'hydrophobicité, qui garantit le fonctionnement correct des processus biologiques de notre corps. Dans mes études futures je poursuivrai l'étude des solutions aqueuses de différentes particules en utilisant les techniques acquises pendant mon travail de thèse, et en essayant de comprendre les propriétés physiques du liquide le plus important pour notre vie : l'eau.

Fast generation of spin-squeezed states in bosonic Josephson junctions

We describe methods for the fast production of highly coherent-spin-squeezed many-body states in bosonic Josephson junctions. We start from the known mapping of the two-site Bose-Hubbard (BH) Hamiltonian to that of a single effective particle evolving according to a Schrödinger-like equation in Fock space. Since, for repulsive interactions, the effective potential in Fock space is nearly parabolic, we extend recently derived protocols for shortcuts to adiabatic evolution in harmonic potentials to the many-body BH Hamiltonian. A comparison with current experiments shows that our methods allow for an important reduction in the preparation times of highly squeezed spin states.

La imagen corporal en la sociedad del siglo XXI

La imagen corporal (IC) representa la forma en la que un individuo se percibe, imagina, siente y actúa respecto a su propio cuerpo. Es un concepto dinámico que puede modificarse a lo largo de la vida. La percepción de nuestro propio cuerpo está influida por factores socioculturales. Desde el punto de vista histórico, el concepto de belleza se ha modificado sustancialmente. En la prehistoria, la belleza se asociaba a la reproducción de la especie, mientras que en la actualidad, se asocia al éxito personal, profesional y social. El estereotipo de belleza femenino de las sociedades contemporáneas se basa en la extrema delgadez y el masculino en cuerpos musculados. La lucha por alcanzar el canon de belleza impuesto por la sociedad ha contribuido a la aparición de diferentes trastornos de la imagen corporal (TIC). Los medios de comunicación son un factor importante en el desarrollo de determinados procesos patológicos, en la insatisfacción con la propia IC y en la estigmatización del individuo. Se consideran los principales impulsores de los patrones estéticos, siendo las mujeres y los adolescentes los más vulnerables. Las diferentes investigaciones indican que los TIC son frecuentes siendo los trastornos de la conducta alimentaria (TCA) los que suponen un mayor número de ingresos y reingresos entre la población femenina. Aunque los TCA afectan principalmente a la población adolescente, los estudios muestran que puede aparecer en la edad adulta e incluso en la infancia. En el sexo masculino, el trastorno dismórfico corporal (TDC) parece ser el más prevalente. La prevención y el tratamiento de este tipo de trastornos es primordial. En este sentido, enfermería tiene un papel fundamental debido al frecuente contacto que mantiene con el paciente. Debido a la importancia concedida en la sociedad actual a la apariencia física y las posibles repercusiones que ello conlleva, el presente trabajo pretende realizar una revisión de la literatura con el objetivo de analizar el valor y la exigencia que otorga la sociedad a la IC. Palabras clave: imagen corporal, desórdenes mentales, estigma social, medios de comunicación, epidemiología, cuidados de enfermería, proceso de atención de enfermería.

Vibrational contribution to dipole polarizability and first hyperpolarizability of LiH

The role played by electron correlation and vibrational correction on the polarizability of the LiH molecule is demonstrated. We present results for the dipole moment, polarizability and first hyperpolarizability of the LiH molecule obtained through many-body perturbation-theory, coupled-cluster and quadratic configuration interaction methods. Our best result for the dipole polarizability, obtained using the QCISD(T) scheme, indicates that the vibrational contribution is appreciable, amounting to ca. 10% of the total polarizability. Regarding the first hyperpolarizability, the vibrational contribution is even more important and has opposite sign in comparison with the electronic contribution.

Finite-temperature T matrix in a real-time formalism

A generalized off-shell unitarity relation for the two-body scattering T matrix in a many-body medium at finite temperature is derived, through a consistent real-time perturbation expansion by means of Feynman diagrams. We comment on perturbation schemes at finite temperature in connection with an erroneous formulation of the Dyson equation in a paper recently published.