Phase transitions from the solid state of monatomic elements

The principle aims of this thesis include the development of models of sublimation and melting from first principles and the application of these models to the rare gases.

A simple physical model is constructed to represent the sublimation of monatomic elements. According to this model, the solid and gas phases are two states of a single physical system. The nature of the phase transition is clearly revealed, and the relations between the vapor pressure, the latent heat, and the transition temperature are derived. The resulting theory is applied to argon, krypton, and xenon, and good agreement with experiment is found.

For the melting transition, the solid is represented by an anharmonic model and the liquid is described by the Percus-Yevick approximation. The behavior of the liquid at high densities is studied on the isotherms kT/∈ = 1.3, 1.8, and 2.0, where k is Boltzmann's constant, T is the temperature, and e is the well depth of the Lennard-Jones 12-6 pair potential. No solutions of the PercusYevick equation were found for ρσ³ above 1.3, where ρ is the particle density and σ is the radial parameter of the Lennard-Jones potential. The liquid structure is found to be very different from the solid structure near the melting line. The liquid pressures are about 50 percent low for experimental melting densities of argon. This discrepancy gives rise to melting pressures up to twice the experimental values.

The reduced-alpha-width of the lowest 1¯ state of ^(16)O

Cross sections for the reaction ¹²C(α,γ)¹⁶O have been measured for a range of center-of-mass alpha particle energies extending from 1.72 MeV to 2.94 MeV. Two 8"x5" NaI (Tℓ) crystals were used to detect gamma rays; time-of-flight technique was employed to suppress cosmic ray background and background due to neutrons arising mainly from the ¹³C(α,n)¹⁶O reaction. Angular distributions were measured at center-of-mass alpha energies of 2.18, 2.42, 2.56 and 2.83 MeV. Upper limits were placed on the amount of radiation cascading through the 6.92 or 7.12-MeV states in ¹⁶O. By means of theoretical fits to the measured electric dipole component of the total cross section, in which interference between the 1¯ states in ¹⁶O at 7.12 MeV and at 9.60 MeV is taken into account, it is possible to extract the dimensionless, reduced-alpha-width of the 7.12-MeV state in ¹⁶O. A three-level R-matrix parameterization of the data yields the width Θ_α,F² = 0.14^+0.10_-0.08. A "hybrid" R-matrix-optical-model parameterization yields Θ_α,F² = 0.11^+0.11_-0.07. This quantity is of crucial importance in determining the abundances of ¹²C and ¹⁶O at the end of helium burning in stars.

A gestão estadual do SUS em Minas Gerais e seu efeito na regionalização e em alguns resultados de saúde da população

Este estudo aborda a atuação da gestão estadual do Serviço Único de Saúde (SUS) sobre o quadro de desigualdades em saúde, analisando o caso do estado de Minas Gerais. A descentralização dos serviços de saúde, no âmbito do federalismo brasileiro, promoveu o ingresso de recursos em todos os municípios, permitindo a incorporação de cidadãos de todas as regiões do país ao sistema. Ao mesmo tempo, a pulverização dos recursos perpetuou as históricas desigualdades ao acesso a serviços de mais complexidade. Esse quadro exige a intervenção do nível estadual para ser alterado. Este é o tema deste trabalho, que analisou o processo de regionalização da assistência à saúde, no período de 2002 a 2009, sob a coordenação da gestão estadual do SUS em Minas Gerais, considerando o cenário federativo brasileiro, em que os municípios são entes autônomos. Os objetivos específicos foram: descrever o processo de regionalização proposto pela gestão estadual para alcançar a melhoria dos serviços públicos e a redução de desigualdades regionais; verificar a extensão da implementação da regionalização nas microrregiões, tomando como referência o gasto de recursos estaduais dirigidos a municípios e a implantação das Comissões Intergestores Bipartites Microrregionais e Macrorregionais; avaliar o efeito da regionalização na rede de serviços e na redução das desigualdades regionais, relativas a recursos, acesso a serviços e em algumas condições de saúde da população, consideradas sensíveis à regionalização. Revisou-se a literatura sobre federalismo, descentralização e relações intergovernamentais e documentos oficiais; utilizaram-se dados secundários sobre recursos e indicadores de saúde e de desenvolvimento. Verificou-se que o processo foi viabilizado por intensa aproximação entre governo estadual e municípios; por uma proposta consistente e pelo aporte de recursos. Constatou-se, ainda, que, no período, ampliou-se o acesso a leitos de Unidade de Terapia Intensiva (UTI) e a mamografias; houve desconcentração de recursos e equipamentos na direção de macrorregiões e microrregiões mais desprovidas; os recursos estaduais disciplinaram o gasto federal; e reduziram-se as desigualdades entre as microrregiões em relação a: indicadores socioeconômicos, recursos federais e estaduais, acesso a mamografias e mortalidade por doenças cardiovasculares.

Diffraction of an ultrashort pulsed beam with arbitrary polarization state from a volume holographic grating in LiNbO3 crystals

Based on a modified coupled wave theory of Kogelnik, we have studied the diffraction of an ultrashort pulsed beam with an arbitrary polarization state from a volume holographic grating in photorefractive LiNbO3 crystals. The results indicate that the diffracted intensity distributions in the spectral and temporal domains and the diffraction efficiency of the grating are both changed by the polarization state and spectral bandwidth of the input pulsed beam. A method is given of choosing the grating parameters and input conditions to obtain a large variation range of the spectral bandwidth of the diffracted pulsed beam with an appropriate diffraction efficiency. Our study presents a possibility of using a volume holographic grating recorded in anisotropic materials to shape a broadband ultrashort pulsed beam by modulating its polarization state.

New Physics Models in the Diphoton Final State at CMS

Since the discovery of the Higgs boson at the LHC, its use as a probe to search for beyond the standard model physics, such as supersymmetry, has become important, as seen in a recent search by the CMS experiment using razor variables in the diphoton final state. Motivated by this search, this thesis examines the LHC discovery potential of a SUSY scenario involving bottom squark pair production with a Higgs boson in the final state. We design and implement a software-based trigger using the razor variables for the CMS experiment to record events with a bottom quark-antiquark pair from a Higgs boson. We characterize the full range of signatures at the LHC from this Higgs-aware SUSY scenario and demonstrate the sensitivity of the CMS data to this model.

Distributed Optimal Control of Cyber-Physical Systems: Controller Synthesis, Architecture Design and System Identification

The centralized paradigm of a single controller and a single plant upon which modern control theory is built is no longer applicable to modern cyber-physical systems of interest, such as the power-grid, software defined networks or automated highways systems, as these are all large-scale and spatially distributed. Both the scale and the distributed nature of these systems has motivated the decentralization of control schemes into local sub-controllers that measure, exchange and act on locally available subsets of the globally available system information. This decentralization of control logic leads to different decision makers acting on asymmetric information sets, introduces the need for coordination between them, and perhaps not surprisingly makes the resulting optimal control problem much harder to solve. In fact, shortly after such questions were posed, it was realized that seemingly simple decentralized optimal control problems are computationally intractable to solve, with the Wistenhausen counterexample being a famous instance of this phenomenon. Spurred on by this perhaps discouraging result, a concerted 40 year effort to identify tractable classes of distributed optimal control problems culminated in the notion of quadratic invariance, which loosely states that if sub-controllers can exchange information with each other at least as quickly as the effect of their control actions propagates through the plant, then the resulting distributed optimal control problem admits a convex formulation.

The identification of quadratic invariance as an appropriate means of "convexifying" distributed optimal control problems led to a renewed enthusiasm in the controller synthesis community, resulting in a rich set of results over the past decade. The contributions of this thesis can be seen as being a part of this broader family of results, with a particular focus on closing the gap between theory and practice by relaxing or removing assumptions made in the traditional distributed optimal control framework. Our contributions are to the foundational theory of distributed optimal control, and fall under three broad categories, namely controller synthesis, architecture design and system identification.

We begin by providing two novel controller synthesis algorithms. The first is a solution to the distributed H-infinity optimal control problem subject to delay constraints, and provides the only known exact characterization of delay-constrained distributed controllers satisfying an H-infinity norm bound. The second is an explicit dynamic programming solution to a two player LQR state-feedback problem with varying delays. Accommodating varying delays represents an important first step in combining distributed optimal control theory with the area of Networked Control Systems that considers lossy channels in the feedback loop. Our next set of results are concerned with controller architecture design. When designing controllers for large-scale systems, the architectural aspects of the controller such as the placement of actuators, sensors, and the communication links between them can no longer be taken as given -- indeed the task of designing this architecture is now as important as the design of the control laws themselves. To address this task, we formulate the Regularization for Design (RFD) framework, which is a unifying computationally tractable approach, based on the model matching framework and atomic norm regularization, for the simultaneous co-design of a structured optimal controller and the architecture needed to implement it. Our final result is a contribution to distributed system identification. Traditional system identification techniques such as subspace identification are not computationally scalable, and destroy rather than leverage any a priori information about the system's interconnection structure. We argue that in the context of system identification, an essential building block of any scalable algorithm is the ability to estimate local dynamics within a large interconnected system. To that end we propose a promising heuristic for identifying the dynamics of a subsystem that is still connected to a large system. We exploit the fact that the transfer function of the local dynamics is low-order, but full-rank, while the transfer function of the global dynamics is high-order, but low-rank, to formulate this separation task as a nuclear norm minimization problem. Finally, we conclude with a brief discussion of future research directions, with a particular emphasis on how to incorporate the results of this thesis, and those of optimal control theory in general, into a broader theory of dynamics, control and optimization in layered architectures.

Development of trophic state and phytoplankton in an oligo-mesotrophic reservoir (Kleine Kinzig) in Black Forest, Germany

Since 1989, intensive studies have been made on a relatively new (1983-84) oligotrophic reservoir and its pre-reservoir in the Black Forest. This paper briefly reports on the hydrochemistry, especially annual variations in phosphorus loadings, and the seasonal development of phytoplankton in 1989 and 1990.

Municipalização plena da saúde: a prática de uma utopia

Nos anos 1990, desencadeou-se, no Brasil, um processo de descentralização política e administrativa que no campo social da saúde assume claramente o sentido da municipalização da gestão dos serviços locais de saúde. O deslocamento do poder de gestão para os municípios favorece o acompanhamento, a fiscalização e a participação da sociedade no processo de formulação e execução das políticas públicas. A municipalização da saúde transforma os municípios brasileiros em gestores do sistema de saúde local, e a implantação e consolidação de um Sistema Único de Saúde dependem da capacidade efetiva de os gestores locais formularem e implementarem políticas voltadas a responder às demandas sociais locais dentro do modelo de relacionamento federativo das três instâncias de gestão: federal, estadual e municipal. A heterogeneidade dos municípios brasileiros, a aplicabilidade homogênea da normatização do sistema pelo ente federativo e a elevada participação da União no financiamento do Sistema Único de Saúde são fatores que facilitam a centralização do poder no Governo Federal. Adotando a metodologia do estudo de caso, tomando como base empírica município de Umuarama, localizada na região noroeste do Paraná, busca-se dissertar sobre o sistema local de saúde estruturado a partir de uma combinação entre as normas institucionais e as singularidades sociais e políticas locais.

O turismo solidário e a redescrição social no Vale do Jequitinhonha-MG

Esta tese estuda o processo da implantação do Programa de Turismo Solidário pelo governo de Minas Gerais no Vale do Jequitinhonha - MG, bem como as características e os significados que o mesmo adquiriu, tanto junto aos moradores das localidades alvo quanto junto aos chamados turistas solidários, e avalia o estado da arte de modos de turismo semelhantes ao que ocorre no Vale, com ênfase em alguns casos nas favelas cariocas. A tese focaliza a apropriação pela população das diretrizes e dos aspectos teórico-metodológicos da proposta desse Programa; a percepção dos moradores em relação ao turismo que ali ocorre; o enquadramento em que os encontros no turismo solidário ocorrem; os significados do turismo solidário; os indicadores do turismo solidário. Traz, de um lado, uma visão abrangente, discutindo questões relacionadas às políticas públicas no campo do turismo, e de outro lado, uma abordagem de caráter etnográfico, relativa ao encontro intersubjetivo entre ―turistas solidários‖ e a população local. A construção da linha argumentativa da tese fundamenta-se nos seguintes pressupostos: as propostas de descentralização por meio da ideia de governança apresentadas pelas políticas públicas que sustentam a ideologia do Programa de Turismo Solidário são ferramentas importantes para o desenvolvimento local; o encontro entre pessoas com diferentes formas de vida, com reconhecimento recíproco entre si, suscita em ambas as partes um alargamento da percepção de mundo e uma possibilidade para redescrição dos sujeitos; o enquadramento em que a interação ocorre e o nível de intimidade entre os participantes influenciam na possibilidade do individuo repensar valores e atitudes. O documentário ―Retrato Brasil‖ filmado durante as pesquisas de campo, foi elaborado na perspectiva de auxiliar na promoção do que é chamado de turismo solidário, entre outras possibilidades.

Política Nacional de Educação Permanente no SUS: estudo da implantação sob a perspectiva dos gestores da Secretaria Municipal de Saúde de Teresópolis em 2006

Este estudo investigou a implementação da Política Nacional de Educação Permanente da Saúde (PNEPS) no Estado do Rio de Janeiro, durante o ano de 2006. A PNEPS, fundamentalmente, visa mudança das práticas de saúde por meio da educação permanente em serviço pela problematização do cotidiano do trabalho em saúde. No percurso da descentralização, preconizada tanto pelo Sistema Único de Saúde como pela PNEPS, o território de eleição para a investigação foi o do Município de Teresópolis, apresentado segundo os parâmetros utilizados para o cálculo do Índice de Desenvolvimento Humano. A pesquisa se concentrou na Secretaria Municipal de Saúde e nas rodas de consenso do Pólo de Educação Permanente em Saúde da Região Serrana do Estado do Rio de Janeiro. A metodologia utilizou a triangulação de dados procedentes das técnicas da observação participante, da consulta a fontes documentais pertinentes e de dez entrevistas semi-estruturadas feitas com gestores da Secretaria Municipal de Saúde. O material narrativo, das entrevistas, foi transcrito e submetido à análise do discurso. O campo aportou dados inusitados para a análise da implementação da PNEPS. Tanto a prefeitura como a UNIFESO compartilham da mesma liderança política, com repercussões na gestão do Sistema Único de Saúde e na educação formal em saúde. Embora o Programa de Saúde da Família gere demandas para a PNEPS, o cruzamento e a sobrecarga das ações assistenciais com as educativas, nesta instância, mediadas pelo mesmo profissional da saúde, também preceptor da UNIFESO, trazem repercussões para ambas as iniciativas. Principalmente, obstaculizam propostas educativas para as demandas de trabalhadores e de usuários. Finalmente, no que concerne às políticas públicas, o estudo demonstrou a presença do modelo centro-periferia em escala municipal, à semelhança daquele de dimensões mundial e federal, expresso pela descentralização de ações com centralização de recursos.