Lattice constellations and codes from quadratic number fields

We propose new classes of linear codes over integer rings of quadratic extensions of Q, the field of rational numbers. The codes are considered with respect to a Mannheim metric, which is a Manhattan metric modulo a two-dimensional (2-D) grid. In particular, codes over Gaussian integers and Eisenstein-Jacobi integers are extensively studied. Decoding algorithms are proposed for these codes when up to two coordinates of a transmitted code vector are affected by errors of arbitrary Mannheim weight. Moreover, we show that the proposed codes are maximum-distance separable (MDS), with respect to the Hamming distance. The practical interest in such Mannheim-metric codes is their use in coded modulation schemes based on quadrature amplitude modulation (QAM)-type constellations, for which neither the Hamming nor the Lee metric is appropriate.

Quantum vacuum in hot nuclear matter: A non-perturbative treatment

We derive the equation of state for hot nuclear matter using the Walecka model in a non-perturbative formalism. We include here the vacuum polarization effects arising from the nucleon and scalar mesons through a realignment of the vacuum. A ground state structure with baryon-antibaryon condensates yields the results obtained through the relativistic Hartree approximation of summing baryonic tadpole diagrams. Generalization of such a state to include the quantum effects for the scalar meson fields through the σ -meson condensates amounts to summing over a class of multiloop diagrams. The techniques of the thermofield dynamics method are used for the finite-temperature and finite-density calculations. The in-medium nucleon and sigma meson masses are also calculated in a self-consistent manner. We examine the liquid-gas phase transition at low temperatures (≈ 20 MeV), as well as apply the formalism to high temperatures to examine a possible chiral symmetry restoration phase transition.

Confinement and soliton solutions in the SL(3) Toda model coupled to matter fields

We consider an integrable conformally invariant two-dimensional model associated to the affine Kac-Moody algebra sl3(ℂ). It possesses four scalar fields and six Dirac spinors. The theory does not possesses a local Lagrangian since the spinor equations of motion present interaction terms which are bilinear in the spinors. There exists a submodel presenting an equivalence between a U(1) vector current and a topological current, which leads to a confinement of the spinors inside the solitons. We calculate the one-soliton and two-soliton solutions using a procedure which is a hybrid of the dressing and Hirota methods. The soliton masses and time delays due to the soliton interactions are also calculated. We give a computer program to calculate the soliton solutions. © 2002 Published by Elsevier Science B.V.

Higher grading conformal affine Toda theory and (generalized) sine-Gordon/massive Thirring duality

Some properties of the higher grading integrable generalizations of the conformal affine Toda systems are studied. The fields associated to the non-zero grade generators are Dirac spinors. The effective action is written in terms of the Wess-Zumino-Novikov-Witten (WZNW) action associated to an affine Lie algebra, and an off-critical theory is obtained as the result of the spontaneous breakdown of the conformal symmetry. Moreover, the off-critical theory presents a remarkable equivalence between the Noether and topological currents of the model. Related to the off-critical model we define a real and local lagrangian provided some reality conditions are imposed on the fields of the model. This real action model is expected to describe the soliton sector of the original model, and turns out to be the master action from which we uncover the weak-strong phases described by (generalized) massive Thirring and sine-Gordon type models, respectively. The case of any (untwisted) affine Lie algebra furnished with the principal gradation is studied in some detail. The example of s^l(n) (n = 2, 3) is presented explicitly. © SISSA/ISAS 2003.

Steel bars identification in reinforced concrete structures by using ANN and magnetic fields

This work proposes a methodology for non destructive testing (NDT) of reinforced concrete structures, using superficial magnetic fields and artificial neural networks, in order to identify the size and position of steel bars, embedded into the concrete. For the purposes of this paper, magnetic induction curves were obtained by using a finite element program. Perceptron Multilayered (PML) ANNs, with Levemberg-Marquardt training algorithm were used. The results presented very good agreement with the expect ones, encouraging the development of real systems based upon the proposed methodology.

A general technique to embed non-uniform discontinuities into standard solid finite elements

A general technique to embed non-uniform displacement discontinuities into standard solid finite elements is presented. The technique is based on the decomposition of the kinematic fields into a component related to the deformation of the solid portion of the element and one related to the rigid-body motion due to a displacement discontinuity. This decomposition simplifies the incorporation of discontinuity interfaces and provides a suitable framework to account for non-uniform discontinuity modes. The present publication addresses two families of finite element formulations: displacement-based and stress hybrid finite element. © 2005 Elsevier Ltd. All rights reserved.

The interaction of D mesons and nucleons at finite density

We present results on the the influence of changes in the masses and sizes of D mesons and nucleons on elastic DN scattering cross sections and phase shifts in a hadronic medium composed of confined quarks in nucleons. We evaluate the changes of the hadronic masses due to changes of the light constituent quarks at finite baryon density using a chiral quark model based on Coulomb gauge QCD. The model contains a confining Coulomb potential and a transverse hyperfine interaction consistent with a finite gluon propagator in the infrared. We present results for the total cross section and the s-wave phase shift at low energies for isospin I=1-for I=0 and other partial waves the results are similar.

Coincidences of self-maps on Klein bottle fiber bundles over the circle

The main purpose of this work is to study coincidences of fiber-preserving self-maps over the circle S 1 for spaces which are fiberbundles over S 1 and the fiber is the Klein bottle K. We classify pairs of self-maps over S 1 which can be deformed fiberwise to a coincidence free pair of maps. © 2012 Pushpa Publishing House.

Role of the range of the dipole function in the classical dynamics of molecular dissociation

The dissociation dynamics of heteronuclear diatomic molecules induced by infrared laser pulses is investigated within the framework of the classical driven Morse oscillator. The interaction between the molecule and the laser field described in the dipole formulation is given by the product of a time-dependent external field with a position-dependent permanent dipole function. The effects of changing the spatial range of the dipole function in the classical dissociation dynamics of large ensembles of trajectories are studied. Numerical calculations have been performed for distinct amplitudes and carrier frequencies of the external pulses and also for ensembles with different initial energies. It is found that there exist a set of values of the dipole range for which the dissociation probability can be completely suppressed. The dependence of the dissociation on the dipole range is explained through the examination of the Fourier series coefficients of the dipole function in the angle variable of the free system. In particular, the suppression of dissociation corresponds to dipole ranges for which the Fourier coefficients associated with nonlinear resonances are null and the chaotic region in the phase space is reduced to thin layers. In this context, it is shown that the suppression of dissociation of heteronuclear molecules for certain frequencies of the external field is a consequence of the finite range of the corresponding permanent dipole. © 2013 American Physical Society.

Spin squeezing and entanglement via finite-dimensional discrete phase-space description

We show how mapping techniques inherent to N2-dimensional discrete phase spaces can be used to treat a wide family of spin systems which exhibits squeezing and entanglement effects. This algebraic framework is then applied to the modified Lipkin-Meshkov-Glick (LMG) model in order to obtain the time evolution of certain special parameters related to the Robertson- Schrödinger (RS) uncertainty principle and some particular proposals of entanglement measure based on collective angular-momentum generators. Our results reinforce the connection between both the squeezing and entanglement effects, as well as allow to investigate the basic role of spin correlations through the discrete representatives of quasiprobability distribution functions. Entropy functionals are also discussed in this context. The main sequence correlations → entanglement → squeezing of quantum effects embraces a new set of insights and interpretations in this framework, which represents an effective gain for future researches in different spin systems. © 2013 World Scientific Publishing Company.

OPF-MRF: Optimum-path forest and Markov random fields for contextual-based image classification

Some machine learning methods do not exploit contextual information in the process of discovering, describing and recognizing patterns. However, spatial/temporal neighboring samples are likely to have same behavior. Here, we propose an approach which unifies a supervised learning algorithm - namely Optimum-Path Forest - together with a Markov Random Field in order to build a prior model holding a spatial smoothness assumption, which takes into account the contextual information for classification purposes. We show its robustness for brain tissue classification over some images of the well-known dataset IBSR. © 2013 Springer-Verlag.

Posição e densidade dos zeros de Yang-Lee do modelo de Blume-Emery-Griffiths unidimensional sobre anéis conexos e desconexos

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Um modelo de turbulência baseado no conceito de vórtice

O fenômeno da turbulência está presente na maioria dos escoamentos observados na indústria e na natureza. Muitas são as considerações a respeito das dificuldades relacionadas à caracterização dos escoamentos turbulentos. Uma das muitas questões trata do procedimento de análise do problema através da descrição estatística dos campos por grandezas “médias”, o que leva ao problema de fechamento e à modelagem do tensor de Reynolds, normalmente com modelos baseados no conceito de viscosidade turbulenta. Os modelos de turbulência já existentes apresentam algumas deficiências na previsão do escoamento, além de outras limitações, o que justifica a busca por novas abordagens para o tratamento da turbulência. Neste trabalho, o problema de fechamento é tratado segundo a modelagem turbulenta baseada no conceito de viscosidade turbulenta. Um novo modelo de turbulência é proposto, que admite a existência de vórtices imersos no escoamento e aplica conceitos e definições relacionados à identificação de vórtices, com o uso do critério de identificação Q , que caracteriza a região do escoamento ocupada pelo vórtice. Propõe-se a investigação da aplicabilidade do critério Q em conjunto com o modelo k − ε , para o desenvolvimento de um novo modelo de turbulência chamado k − ε −Q . Validou-se a aplicabilidade do modelo através de um código numérico computacional para tratamento de escoamentos turbulentos. A solução numérica foi obtida através da discretização do domínio fluido, utilizando o método de volumes finitos e o método multigrid foi utilizado para resolver o sistema linear resultante. Como verificação, foi utilizado este modelo de turbulência para simular o escoamento em uma cavidade quadrada com tampa deslizante e o escoamento turbulento sobre um degrau. Os resultados obtidos foram confrontados com dados experimentais e demonstraram que o modelo aqui proposto se apresenta mais eficiente que o clássico modelo k − ε , no tratamento da turbulência nesses dois problemas clássicos.

Modelagem numérica da influência do eletrojato equatorial em dados magnetotelúricos produzidos por estruturas tridimensionais

A América do Sul apresenta várias peculiaridades geomagnéticas, uma delas, é a presença do Eletrojato Equatorial, o qual se estende de leste para oeste no Brasil ao longo de aproximadamente 3500 km. Considerando-se o fato de que a influência do Eletrojato Equatorial pode ser detectada a grandes distâncias do seu centro, isto suscita o interesse em se estudar os seus efeitos na exploração magnetotelúrica no Brasil. A influência do eletrojato equatorial na prospecção magnetotelúrica tem sido modelada para meios geológicos uni e bidimensionais valendo-se para isto de soluções analíticas fechadas e de técnicas numéricas tais como elementos finitos e diferenças finitas. Em relação aos meios geológicos tridimensionais, eles tem sido modelados na forma de "camadas finas", usando o algoritmo "thin sheet". As fontes indutoras utilizadas para simular o eletrojato equatorial nestes trabalhos, tem sido linhas de corrente, eletrojatos gaussianos e eletrojatos ondulantes. Por outro lado, o objetivo principal da nossa tese foi o modelamento dos efeitos que o eletrojato equatorial provoca em estruturas tridimensionais próprias da geofísica da prospecção. Com tal finalidade, utilizamos o esquema numérico da equação integral, com as fontes indutoras antes mencionadas. De maneira similar aos trabalhos anteriores, os nossos resultados mostram que a influência do eletrojato equatorial somente acontece em frequências menores que 10^-1 Hz. Este efeito decresce com a distância, mantendo-se até uns 3000 km do centro do eletrojato. Assim sendo, a presença de grandes picos nos perfis da resistividade aparente de um semi-espaço homogêneo, indica que a influência do eletrojato é notável neste tipo de meio. Estes picos se mostram com diferente magnitude para cada eletrojato simulado, sendo que a sua localização também muda de um eletrojato para outro. Entretanto, quando se utilizam modelos geo-elétricos unidimensionais mais de acordo com a realidade, tais como os meios estratificados, percebe-se que a resposta dos eletrojatos se amortece significativamente e não mostra muitas diferenças entre os diferentes tipos de eletrojato. Isto acontece por causa da dissipação da energia eletromagnética devido à presença da estratificação e de camadas condutivas. Dentro do intervalo de 3000 km, a resposta eletromagnética tridimensional pode ser deslocada para cima ou para baixo da resposta da onda plana, dependendo da localização do corpo, da frequência, do tipo de eletrojato e do meio geológico. Quando a resposta aparece deslocada para cima, existe um afastamento entre as sondagens uni e tridimensionais devidas ao eletrojato, assim como um alargamento da anomalia dos perfis que registra a presença da heterogeneidade tridimensional. Quando a resposta aparece deslocada para baixo, no entanto, há uma aproximação entre estes dois tipos de sondagens e um estreitamento da anomalia dos perfis. Por outro lado, a fase se mostra geralmente, de uma forma invertida em relação à resistividade aparente. Isto significa que quando uma sobe a outra desce, e vice-versa. Da mesma forma, comumente nas altas frequências as respostas uni e tridimensionais aparecem deslocadas, enquanto que nas baixas frequências se mostram com os mesmos valores, com exceção dos eletrojatos ondulantes com parâmetros de ondulação α = —2 e —3. Nossos resultados também mostram que características geométricas próprias das estruturas tridimensionais, tais como sua orientação em relação à direção do eletrojato e a dimensão da sua direção principal, afetam a resposta devido ao eletrojato em comparação com os resultados da onda plana. Desta forma, quando a estrutura tridimensional é rotacionada de 90°, em relação à direção do eletrojato e em torno do eixo z, existe uma troca de polarizações nas resistividades dos resultados, mas não existem mudanças nos valores da resistividade aparente no centro da estrutura. Ao redor da mesma, porém, se percebe facilmente alterações nos contornos dos mapas de resistividade aparente, ao serem comparadas com os mapas da estrutura na sua posição original. Isto se deve à persistência dos efeitos galvânicos no centro da estrutura e à presença de efeitos indutivos ao redor do corpo tridimensional. Ao alongar a direção principal da estrutura tridimensional, as sondagens magnetotelúricas vão se aproximando das sondagens das estruturas bidimensionais, principalmente na polarização XY. Mesmo assim, as respostas dos modelos testados estão muito longe de se considerar próximas das respostas de estruturas quase-bidimensionais. Porém, os efeitos do eletrojato em estruturas com direção principal alongada, são muito parecidos com aqueles presentes nas estruturas menores, considerando-se as diferenças entre as sondagens de ambos tipos de estruturas. Por outro lado, os mapas de resistividade aparente deste tipo de estrutura alongada, revelam um grande aumento nos extremos da estrutura, tanto para a onda plana como para o eletrojato. Este efeito é causado pelo acanalamento das correntes ao longo da direção principal da estrutura. O modelamento de estruturas geológicas da Bacia de Marajó confirma que os efeitos do eletrojato podem ser detetados em estruturas pequenas do tipo "horst" ou "graben", a grandes distâncias do centro do mesmo. Assim, os efeitos do eletrojato podem ser percebidos tanto nos meios estratificados como tridimensionais, em duas faixas de freqüência (nas proximidades de 10^-1 Hz e para freqüências menores que 10^-3 Hz), possivelmente influenciados pela presença do embasamento cristalino e a crosta inferior, respectivamente. Desta maneira, os resultados utilizando o eletrojato como fonte indutora, mostram que nas baixas freqüências as sondagens magnetotelúricas podem ser fortemente distorcidas, tanto pelos efeitos galvânicos da estrutura tridimensional como pela presença da influência do eletrojato. Conseqüêntemente, interpretações errôneas dos dados de campo podem ser cometidas, se não se corrigirem os efeitos do eletrojato equatorial ou, da mesma forma, não se utilisarem algoritmos tridimensionais para interpretar os dados, no lugar do usual modelo unidimensional de Tikhonov - Cagniard.

Região do espaço que mais influencia em medidas eletromagnéticas no domínio da frequência: caso de uma linha de corrente sobre um semi-espaço condutor

Localizar em subsuperfície a região que mais influencia nas medidas obtidas na superfície da Terra é um problema de grande relevância em qualquer área da Geofísica. Neste trabalho, é feito um estudo sobre a localização dessa região, denominada aqui zona principal, para métodos eletromagnéticos no domínio da freqüência, utilizando-se como fonte uma linha de corrente na superfície de um semi-espaço condutor. No modelo estudado, tem-se, no interior desse semi-espaço, uma heterogeneidade na forma de camada infinita, ou de prisma com seção reta quadrada e comprimento infinito, na direção da linha de corrente. A diferença entre a medida obtida sobre o semi-espaço contendo a heterogeneidade e aquela obtida sobre o semi-espaço homogêneo, depende, entre outros parâmetros, da localização da heterogeneidade em relação ao sistema transmissor-receptor. Portanto, mantidos constantes os demais parâmetros, existirá uma posição da heterogeneidade em que sua influência é máxima nas medidas obtidas. Como esta posição é dependente do contraste de condutividade, das dimensões da heterogeneidade e da freqüência da corrente no transmissor, fica caracterizada uma região e não apenas uma única posição em que a heterogeneidade produzirá a máxima influência nas medidas. Esta região foi denominada zona principal. Identificada a zona principal, torna-se possível localizar com precisão os corpos que, em subsuperfície, provocam as anomalias observadas. Trata-se geralmente de corpos condutores de interesse para algum fim determinado. A localização desses corpos na prospecção, além de facilitar a exploração, reduz os custos de produção. Para localizar a zona principal, foi definida uma função Detetabilidade (∆), capaz de medir a influência da heterogeneidade nas medidas. A função ∆ foi calculada para amplitude e fase das componentes tangencial (H_x) e normal (H_z) à superfície terrestre do campo magnético medido no receptor. Estudando os extremos da função ∆ sob variações de condutividade, tamanho e profundidade da heterogeneidade, em modelos unidimensionais e bidimensionais, foram obtidas as dimensões da zona principal, tanto lateralmente como em profundidade. Os campos eletromagnéticos em modelos unidimensionais foram obtidos de uma forma híbrida, resolvendo numericamente as integrais obtidas da formulação analítica. Para modelos bidimensionais, a solução foi obtida através da técnica de elementos finitos. Os valores máximos da função ∆, calculada para amplitude de H_x, mostraram-se os mais indicados para localizar a zona principal. A localização feita através desta grandeza apresentou-se mais estável do que através das demais, sob variação das propriedades físicas e dimensões geométricas, tanto dos modelos unidimensionais como dos bidimensionais. No caso da heterogeneidade condutora ser uma camada horizontal infinita (caso 1D), a profundidade do plano central dessa camada vem dada pela relação p_o = 0,17 δ_o, onde p_o é essa profundidade e δ_o o "skin depth" da onda plana (em um meio homogêneo de condutividade igual à do meio encaixante (σ₁) e a freqüência dada pelo valor de w em que ocorre o máximo de ∆ calculada para a amplitude de H_x). No caso de uma heterogeneidade bidimensional (caso 2D), as coordenadas do eixo central da zona principal vem dadas por d_o = 0,77 r₀ (sendo d_o a distância horizontal do eixo à fonte transmissora) e p_o = 0,36 δ_o (sendo p_o a profundidade do eixo central da zona principal), onde r₀ é a distância transmissor-receptor e δ_o o "skin depth" da onda plana, nas mesmas condições já estipuladas no caso 1D. Conhecendo-se os valores de r₀ e δ_o para os quais ocorre o máximo de ∆, calculado para a amplitude de H_x, pode-se determinar (d_o, p_o). Para localizar a zona principal (ou, equivalentemente, uma zona condutora anômala em subsuperfície), sugere-se um método que consiste em associar cada valor da função ∆ da amplitude de H_x a um ponto (d, p), gerado através das relações d = 0,77 r e p = 0,36 δ, para cada w, em todo o espectro de freqüências das medidas, em um dado conjunto de configurações transmissor-receptor. São, então, traçadas curvas de contorno com os isovalores de ∆ que vão convergir, na medida em que o valor de ∆ se aproxima do máximo, sobre a localização e as dimensões geométricas aproximadas da heterogeneidade (zona principal).