Incorporating memory effects in phase separation processes

We consider the modification of the Cahn-Hilliard equation when a time delay process through a memory function is taken into account. We then study the process of spinodal decomposition in fast phase transitions associated with a conserved order parameter. Finite-time memory effects are seen to affect the dynamics of phase transition at short times and have the effect of delaying, in a significant way, the process of rapid growth of the order parameter that follows a quench into the spinodal region. These effects are important in several systems characterized by fast processes, like non-equilibrium dynamics in the early universe and in relativistic heavy-ion collisions. (C) 2006 Elsevier B.V. All rights reserved.

Duality in noncommutative topologically massive gauge field theory revisited

We introduce a master action in non-commutative space, out of which we obtain the action of the non-commutative Maxwell-Chern-Simons theory. Then, we look for the corresponding dual theory at both first and second order in the non-commutative parameter. At the first order, the dual theory happens to be, precisely, the action obtained from the usual commutative self-dual model by generalizing the Chern-Simons term to its non-commutative version, including a cubic term. Since this resulting theory is also equivalent to the non-commutative massive Thirring model in the large fermion mass limit, we remove, as a byproduct, the obstacles arising in the generalization to non-commutative space, and to the first non-trivial order in the non-commutative parameter, of the bosonization in three dimensions. Then, performing calculations at the second order in the non-commutative parameter, we explicitly compute a new dual theory which differs from the non-commutative self-dual model and, further, differs also from other previous results and involves a very simple expression in terms of ordinary fields. In addition, a remarkable feature of our results is that the dual theory is local, unlike what happens in the non-Abelian, but commutative case. We also conclude that the generalization to non-commutative space of bosonization in three dimensions is possible only when considering the first non-trivial corrections over ordinary space.

Memory effect and fast spinodal decomposition

We consider the modification of the Cahn-Hilliard equation when a time delay process through a memory function is taken into account. We then study the process of spinodal decomposition in fast phase transitions associated with a conserved order parameter. The introduced memory effect plays an important role to obtain a finite group velocity. Then, we discuss the constraint for the parameters to satisfy causality. The memory effect is seen to affect the dynamics of phase transition at short times and have the effect of delaying, in a significant way, the process of rapid growth of the order parameter that follows a quench into the spinodal region.

Encapsulação da rifampicina em matrizes poliméricas flutuantes obtidas por liofilização a partir de metilcelulose e ftalato de hidroxipropilmetilcelulose. Avaliação da liberação in vitro

Floating multiparticles for oral administration with different compositions were studied from a matricial polymeric system to obtain sustained release. The polymers used in the multiparticles constitution were methylceullose (MC) and hydroxypropylmethylcelullose phthalate (HPMCP) in several proportions. Spherical and isolated structures were obtained using HPMCP/MC in the range from 1:3 to 1: 13. The diameters of the floating multiparticles were in the range from 3 to 3.25 mm, while the non-floating particles were between 1.75 and 2.1 mm. The morphological analysis by confocal microscopy showed that the probable mechanism of drug release was the diffusion from the inner of particles to external media. The encapsulation of hydrophilic model substances (tartrazin and bordeaux S), showed that the maximum incorporation was about 38%, while for the lipophilic model substances (rifampicin) was 45%. The in vitro release of rifampicin in acid medium was dependent on the ratio HPMCP/MC. In alkaline medium the release followed a two-step profile, with slow release in the initial times and subsequent increase in the higher times The initial drug delivery profile was not dependent on the MC/HPMCP ratio and can be related with the release of the antibiotic from multiparticle inner caused by the swelling of polymers by the presence of water in the system. However, afterwards the release proceeds with typical profile of process involving hydrogels systems.

Quantum topology change and large-N gauge theories

We study a model for dynamical localization of topology using ideas from non-commutative geometry and topology in quantum mechanics. We consider a collection X of N one-dimensional manifolds and the corresponding set of boundary conditions (self-adjoint extensions) of the Dirac operator D. The set of boundary conditions encodes the topology and is parameterized by unitary matrices g. A particular geometry is described by a spectral triple x(g) = (A X, script H sign X, D(g)). We define a partition function for the sum over all g. In this model topology fluctuates but the dimension is kept fixed. We use the spectral principle to obtain an action for the set of boundary conditions. Together with invariance principles the procedure fixes the partition function for fluctuating topologies. The model has one free-parameter β and it is equivalent to a one plaquette gauge theory. We argue that topology becomes localized at β = ∞ for any value of N. Moreover, the system undergoes a third-order phase transition at β = 1 for large-N. We give a topological interpretation of the phase transition by looking how it affects the topology. © SISSA/ISAS 2004.

Bilhares dependentes do tempo: um mecanismo para suprimir aceleração de Fermi

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Propriedades estruturais de géis obtidos a partir de sono-hidrólise de TEOS e troca de fase líquida por acetona

Pós-graduação em Física - IGCE

Caracterização microestrutural de um aço baixo carbono e baixos teores de elementos de ligas com estrutura contento ferrita acicular

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Análise da forma da partícula na aplicação do Método dos Elementos Discretos (DEM)

O presente trabalho analisa o efeito da forma da partícula por meio do método dos Elementos Discretos (DEM). São analisadas quatro partículas com formas e esfericidades diferentes – uma esférica e três não-esféricas. O ângulo de repouso é o principal instrumento de avaliação dos escoamentos. A análise inicia com a calibração da partícula esférica usando dados da literatura, em seguida, estes parâmetros calibrados são empregados para a simulação dos escoamentos das partículas não-esféricas. São feitas comparações dos esforços computacionais e, estas informações, são usadas para verificar as vantagens que a partícula esférica oferece sobre as outras três formas. Nesse cenário, procedimentos foram desenvolvidos para ajudar no processo de calibração dos ângulos de repousos, tendo como base, o conhecimento da sensibilidade de alguns parâmetros DEM. Os resultados mostram a influência das partículas não-esféricas e, principalmente, que é possível obter com a partícula esférica, escoamentos similares aos das partículas não-esféricas, com ganho computacional.

Contact parameters in two dimensions for general three-body systems

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

A construction of integrated vertex operator in the pure spinor sigma-model in AdS(5) x S-5

Vertex operators in string theory me in two varieties: integrated and unintegrated. Understanding both types is important for the calculation of the string theory amplitudes. The relation between them is a descent procedure typically involving the b-ghost. In the pure spinor formalism vertex operators can be identified as cohomology classes of an infinite-dimensional Lie superalgebra formed by covariant derivatives. We show that in this language the construction of the integrated vertex from an unintegrated vertex is very straightforward, and amounts to the evaluation of the cocycle on the generalized Lax currents.

Pseudomecânica: partículas de spins inteiros, semi-inteiros e fracionários

Pós-graduação em Física - IFT

Elektrokinetik konzentrierter kolloidaler Suspensionen

In dieser Arbeit wurden wässrige Suspensionen ladungsstabilisierter kolloidaler Partikel bezüglich ihres Verhaltens unter dem Einfluss elektrischer Felder untersucht. Insbesondere wurde die elektrophoretische Mobilität µ über einen weiten Partikelkonzentrationsbereich studiert, um das individuelle Verhalten einzelner Partikel mit dem bisher nur wenig untersuchten kollektiven Verhalten von Partikelensembles (speziell von fluid oder kristallin geordneten Ensembles) zu vergleichen. Dazu wurde ein superheterodynes Dopplervelocimetrisches Lichtstreuexperiment mit integraler und lokaler Datenerfassung konzipiert, das es erlaubt, die Geschwindigkeit der Partikel in elektrischen Feldern zu studieren. Das Experiment wurde zunächst erfolgreich im Bereich nicht-ordnender und fluid geordneter Suspensionen getestet. Danach konnte mit diesem Gerät erstmals das elektrophoretische Verhalten von kristallin geordneten Suspensionen untersucht werden. Es wurde ein komplexes Fließverhalten beobachtet und ausführlich dokumentiert. Dabei wurden bisher in diesem Zusammenhang noch nicht beobachtete Effekte wie Blockfluss, Scherbandbildung, Scherschmelzen oder elastische Resonanzen gefunden. Andererseits machte dieses Verhalten die Entwicklung einer neuen Auswertungsroutine für µ im kristallinen Zustand notwendig, wozu die heterodyne Lichtstreutheorie auf den superheterodynen Fall mit Verscherung erweitert werden musste. Dies wurde zunächst für nicht geordnete Systeme durchgeführt. Diese genäherte Beschreibung genügte, um unter den gegebenen Versuchbedingungen auch das Lichtstreuverhalten gescherter kristalliner Systeme zu interpretieren. Damit konnte als weiteres wichtiges Resultat eine generelle Mobilitäts-Konzentrations-Kurve erhalten werden. Diese zeigt bei geringen Partikelkonzentrationen den bereits bekannten Anstieg und bei mittleren Konzentrationen ein Plateau. Bei hohen Konzentrationen sinkt die Mobilität wieder ab. Zur Interpretation dieses Verhaltens bzgl. Partikelladung stehen derzeit nur Theorien für nicht wechselwirkende Partikel zur Verfügung. Wendet man diese an, so findet man eine überraschend gute Übereinstimmung der elektrophoretisch bestimmten Partikelladung Z*µ mit numerisch bestimmten effektiven Partikelladungen Z*PBC.

Ultrafeine Aerosolpartikel in der Stratosphäre

Ein neu konstruierter Kondensationskernzähler COPAS (COndensation PArticle counting System) für in-situ-Messungen der Konzentration von Aitken-Teilchen und ultrafeinen Aerosolpartikeln wurde im Rahmen dieser Arbeit erstmals erfolgreich bei Flugzeugmessungen eingesetzt. COPAS ist ein für flugzeuggestützte Messungen an Bord des Forschungsflugzeuges „Geophysica“ in der oberen Troposphäre und unteren Stratosphäre angepaßtes und voll automatisiertes System. Die Verfahrensweise, die Aerosolpartikel des Größenbereichs mit Durchmessern d < 100 nm zum Anwachsen zu bringen, um sie mittels optischer Detektion zu erfassen, ist im COPAS durch das Prinzip der thermischen Diffusion realisiert, wodurch eine kontinuierliche Messung der Aerosolkonzentration mit der untersten Nachweisgrenze für Partikeldurchmesser von d = 6 nm gewährleistet ist. Durch die Verwendung einer Aerosolheizung ist die Unterscheidung von volatilem und nichtvolatilem Anteil des Aerosols mit COPAS möglich. In umfassenden Laborversuchen wurde das COPAS-System hinsichtlich der unteren Nachweisgrenze in Abhängigkeit von der Betriebstemperatur und bei verschiedenen Druckbedingungen charakterisiert sowie die Effizienz der Aerosolheizung bestimmt. Flugzeuggestützte Messungen fanden in mittleren und polaren Breiten im Rahmen des EUPLEX-/ENVISAT-Validierungs–Projektes und in den Tropen während der TROCCINOX/ENVISAT-Kampagne statt. Die Messungen der vertikalen Konzentrationsverteilung des Aerosols ergaben in polaren Breiten eine Zunahme der Konzentration oberhalb von 17 km innerhalb des polaren Vortex mit hohem Anteil nichtvolatiler Partikel von bis zu 70 %. Als Ursache hierfür wird der Eintrag von meteoritischen Rauchpartikeln aus der Mesosphäre in die obere und mittlere Stratosphäre des Vortex angesehen. Ferner konnte in der unteren Stratosphäre des polaren Vortex der Einfluß troposphärischer Luft aus niedrigen Breiten festgestellt werden, die sich in einer hohen Variabilität der Aerosolpartikelkonzentration manifestiert. In tropischen Breiten wurde die Tropopausenregion untersucht. Dabei wurden Konzentrationen von bis zu 104 ultrafeiner Aerosolpartikel mit 6 nm < d < 14 nm pro cm-3 Luft gemessen, deren hoher volatiler Anteil einen sicheren Hinweis darauf gibt, daß die Partikel durch den Prozeß der homogenen Nukleation gebildet wurden. Damit konnte erstmals die Schlußfolgerungen von Brock et al. (1995) durch direkte Messungen der ultrafeinen Partikelkonzentration weitergehend belegt werden, daß in der tropischen Tropopausenregion die Neubildung von Aerosolpartikeln durch homogene Nukleation stattfindet. Die vertikalen Verteilungen der stratosphärischen Aerosolpartikelkonzentration mittlerer Breiten verdeutlichen die Ausbildung einer über 6 Jahre hinweg nahezu konstanten Hintergrundkonzentration des stratosphärischen Aerosols unter vulkanisch unbeeinflußten Bedingungen. Ferner gibt die vergleichende Untersuchung der stratosphärischen Aerosolpartikelkonzentration aus polaren, mittleren und tropischen Breiten Aufschluß über den Transport und die Prozessierung des stratosphärischen Aerosols und insbesondere über den Austausch von Luftmassen zwischen der Stratosphäre und der Troposphäre.

Classical limit of the Nelson model

Since the development of quantum mechanics it has been natural to analyze the connection between classical and quantum mechanical descriptions of physical systems. In particular one should expect that in some sense when quantum mechanical effects becomes negligible the system will behave like it is dictated by classical mechanics. One famous relation between classical and quantum theory is due to Ehrenfest. This result was later developed and put on firm mathematical foundations by Hepp. He proved that matrix elements of bounded functions of quantum observables between suitable coherents states (that depend on Planck's constant h) converge to classical values evolving according to the expected classical equations when h goes to zero. His results were later generalized by Ginibre and Velo to bosonic systems with infinite degrees of freedom and scattering theory. In this thesis we study the classical limit of Nelson model, that describes non relativistic particles, whose evolution is dictated by Schrödinger equation, interacting with a scalar relativistic field, whose evolution is dictated by Klein-Gordon equation, by means of a Yukawa-type potential. The classical limit is a mean field and weak coupling limit. We proved that the transition amplitude of a creation or annihilation operator, between suitable coherent states, converges in the classical limit to the solution of the system of differential equations that describes the classical evolution of the theory. The quantum evolution operator converges to the evolution operator of fluctuations around the classical solution. Transition amplitudes of normal ordered products of creation and annihilation operators between coherent states converge to suitable products of the classical solutions. Transition amplitudes of normal ordered products of creation and annihilation operators between fixed particle states converge to an average of products of classical solutions, corresponding to different initial conditions.