Sound velocities and equation of state of iron-rich (Mg,Fe)O

Ultralow-velocity zones (ULVZs) are small structures at the base of the mantle characterized by sound velocities up to 30% lower than those of surrounding mantle. In this thesis, we propose that iron-rich (Mg,Fe)O plays a key role in the observed sound velocities, and argue that chemically distinct, iron-enriched structures are consistent with both the low sound velocities and the measured shapes of ULVZs.

Universal Greenberger-Horne-Zeilinger-state analyzer based on two-photon polarization parity detection

We present a universal analyzer for the three-particle Greenberger-Horne-Zeilinger (GHZ) states with quantum nondemolition parity detectors and linear-optics elements. In our scheme, all of the three-photon GHZ states can be discriminated with nearly unity probability in the regime of weak nonlinearity feasible at the present state of the art experimentally. We also show that our scheme can be easily extended to the analysis of the multi-particle GHZ states.

Neuronal mechanism of state control in Drosophila melanogaster

The changes in internal states, such as fear, hunger and sleep affect behavioral responses in animals. In most of the cases, these state-dependent influences are “pleiotropic”: one state affects multiple sensory modalities and behaviors; “scalable”: the strengths and choices of such modulations differ depending on the imminence of demands; and “persistent”: once the state is switched on the effects last even after the internal demands are off. These prominent features of state-control enable animals to adjust their behavioral responses depending on their internal demands. Here, we studied the neuronal mechanisms of state-controls by investigating energy-deprived state (hunger state) and social-deprived state of fruit flies, Drosophila melanogaster, as prototypic models. To approach these questions, we developed two novel methods: a genetically based method to map sites of neuromodulation in the brain and optogenetic tools in Drosophila.

These methods, and genetic perturbations, reveal that the effect of hunger to alter behavioral sensitivity to gustatory cues is mediate by two distinct neuromodulatory pathways. The neuropeptide F (NPF) – dopamine (DA) pathway increases sugar sensitivity under mild starvation, while the adipokinetic hormone (AKH)- short neuropeptide F (sNPF) pathway decreases bitter sensitivity under severe starvation. These two pathways are recruited under different levels of energy demands without any cross interaction. Effects of both of the pathways are mediated by modulation of the gustatory sensory neurons, which reinforce the concept that sensory neurons constitute an important locus for state-dependent control of behaviors. Our data suggests that multiple independent neuromodulatory pathways are underlying pleiotropic and scalable effects of the hunger state.

In addition, using optogenetic tool, we show that the neural control of male courtship song can be separated into probabilistic/biasing, and deterministic/command-like components. The former, but not the latter, neurons are subject to functional modulation by social experience, supporting the idea that they constitute a locus of state-dependent influence. Interestingly, moreover, brief activation of the former, but not the latter, neurons trigger persistent behavioral response for more than 10 min. Altogether, these findings and new tools described in this dissertation offer new entry points for future researchers to understand the neuronal mechanism of state control.

The steady-state response of multidegree-of-freedom systems with a spatially localized nonlinearity

This thesis is concerned with the dynamic response of a General multidegree-of-freedom linear system with a one dimensional nonlinear constraint attached between two points. The nonlinear constraint is assumed to consist of rate-independent conservative and hysteretic nonlinearities and may contain a viscous dissipation element. The dynamic equations for general spatial and temporal load distributions are derived for both continuous and discrete systems. The method of equivalent linearization is used to develop equations which govern the approximate steady-state response to generally distributed loads with harmonic time dependence.

The qualitative response behavior of a class of undamped chainlike structures with a nonlinear terminal constraint is investigated. It is shown that the hardening or softening behavior of every resonance curve is similar and is determined by the properties of the constraint. Also examined are the number and location of resonance curves, the boundedness of the forced response, the loci of response extrema, and other characteristics of the response. Particular consideration is given to the dependence of the response characteristics on the properties of the linear system, the nonlinear constraint, and the load distribution.

Numerical examples of the approximate steady-state response of three structural systems are presented. These examples illustrate the application of the formulation and qualitative theory. It is shown that disconnected response curves and response curves which cross are obtained for base excitation of a uniform shear beam with a cubic spring foundation. Disconnected response curves are also obtained for the steady-state response to a concentrated load of a chainlike structure with a hardening hysteretic constraint. The accuracy of the approximate response curves is investigated.

Steady state ion acceleration by a circularly polarized laser pulse

The steady state ion acceleration at the front of a cold solid target by a circularly polarized flat-top laser pulse is studied with one-dimensional particle-in-cell (PIC) simulation. A model that ions are reflected by a steady laser-driven piston is used by comparing with the electrostatic shock acceleration. A stable profile with a double-flat-top structure in phase space forms after ions enter the undisturbed region of the target with a constant velocity. (C) 2007 Elsevier B.V. All rights reserved.

Ground-state energy shifts of H-like Ti under dense and hot plasma conditions

In this study, by adopting the ion sphere model, the self-consistent. field method is used with the Poisson-Boltzmann equation and the Dirac equation to calculate the ground-state energies of H-like Ti at a plasma electron density from 10(22) cm(-3) to 10(24) cm(-3) and the electron temperature from 100 eV to 3600 eV. The ground-state energy shifts of H-like Ti show different trends with the electron density and the electron temperature. It is shown that the energy shifts increase with the increase in the electron density and decrease with the increase in the electron temperature. The energy shifts are sensitive to the electron density, but only sensitive to the low electron temperature. In addition, an accurately fitting formula is obtained to fast estimate the ground-state energies of H-like Ti. Such fitted formula can also be used to estimate the critical electron density of pressure ionization for the ground state of H-like Ti.

Comunidades de anfíbios anuros em duas fitofisionomias do Parque Estadual da Serra do Tabuleiro, estado de Santa Catarina

O estado de Santa Catarina possuía sua área inteiramente coberta por Mata Atlântica, um dos biomas mais ameaçados mundialmente. Mesmo com o crescente aumento de informações sobre os anfíbios no estado, ainda existe muitas lacunas de informações para este grupo e o desconhecimento é alto mesmo no interior das Unidades de Conservação. O Parque Estadual da Serra do Tabuleiro é a maior unidade de conservação de proteção integral de Santa Catarina e ainda assim possui inúmeras ameaças e pressões antrópicas. Os objetivos deste estudo foram estudar os anfíbios anuros em duas fitofisionomias, restinga e floresta ombrófila densa submontana, do Parque Estadual da Serra do Tabuleiro, verificar as diferenças dos parâmetros da comunidade entre três mesohábitats na restinga, compreender em que extensão algumas variáveis estruturais do hábitat afetam a riqueza e abundância dos anuros na restinga e na floresta ombrófila densa submontana, conhecer os anuros de folhiço na área de floresta e, adicionalmente, verificar o atual conhecimento sobre os anuros de folhiço no mundo. Os anuros no parque foram amostrados por meio dos métodos de procura ativa em transecções, armadilhas de queda com cerca guia e parcelas no chão da floresta durante três anos consecutivos com amostragens trimestrais, de julho de 2007 a abril de 2010. As variáves estruturais foram medidas nos locais amostrados enquanto que os dados climáticos foram obtidos da estação meteorológica mais próxima da área de estudo. A revisão sobre os anuros de folhiço no mundo foi realizada por uma busca na base de dados ISI Web if Science entre os anos de 1945 e 2008. Foram registradas 39 espécies de anuros no Parque, sendo 15 espécies para a restinga, 31 espécies na floresta. No folhiço do chão da floresta, a comunidade foi composta por 13 espécies de anuros. No total, 66% dos anuros registrados aqui, foram endêmicos da Mata Atlântica, 17% possuíram distribuição restrita à Santa Catarina e quatro espécies foram consideradas como vulneráveis na lista de espécies ameaçadas de extinção de Santa Catarina. Na restinga, a área aberta e a mata de restinga foram as mais dissimilares com relação à composição e abundância de anuros e também para as variáveis estruturais do hábitat. Na floresta ombrófila densa, a cobertura de dossel e o número de corpos dágua foram as variáveis mais importantes para a riqueza e abundância das espécies de anuros. Também para os anuros de folhiço do parque, a cobertura de dossel foi importante, conjuntamente com a umidade do ar e a profundidade de folhiço. O atual conhecimento sobre os anuros de folhiço no mundo se concentra nas regiões tropicais, sendo que o Brasil possui o maior número de estudos. Algumas tendências para as comunidades de anuros de folhiço puderam ser identificadas, mas estudos adicionais são necessários para que mais inferências possam ser feitas. O presente estudo contribuiu para preencher parte das lacunas de conhecimento existentes para a biodiversidade dos anuros do estado de Santa Catarina e em especial para o Parque Estadual da Serra do Tabuleiro.

Comportamento de bugios (Alouatta clamitans Cabrera, 1940) na Ilha Grande, RJ

Alouatta clamitans é uma espécie endêmica da Mata Atlântica, bioma que vem sendo continuamente reduzido, o que torna de extrema urgência o conhecimento sobre a espécie. No Estado do Rio de Janeiro, sua área de ocorrência abrange a região da Ilha Grande, município de Angra dos Reis. A Ilha Grande possui uma extensa área de preservação, o Parque Estadual da Ilha Grande, que atua na conservação de cerca de 62,5% da sua extensão. O isolamento das espécies em ilhas pode provocar o desenvolvimento de características morfológicas e comportamentais diferentes das espécies do continente. No entanto, não existem trabalhos sistematizados sobre a ecologia e o comportamento da espécie no local. Este estudo objetivou analisar aspectos do comportamento de Alouatta clamitans na Ilha Grande, contribuindo para uma melhor compreensão sobre a biologia da espécie. Durante nove meses foram registrados dados de composição social e comportamento de grupos da espécie através da amostragem por varredura instantânea e todas as ocorrências. Observou-se que o tamanho médio dos grupos foi de cinco indivíduos e a composição social por grupo foi representada por um a dois machos adultos, uma a três fêmeas adultas e imaturos de diferentes classes etárias, com predominância de grupos unimacho. Em média, os grupos eram compostos por 22% de machos adultos, 38% de fêmeas adultas, 4% de machos subadultos, 27% de juvenis e 9% de infantes. O comportamento mais observado foi o repouso (45,2%), seguido da alimentação (28%), movimentação (21,7%) e comportamento social (5,1%), e dentre os comportamentos sociais, o mais exibido foi a vocalização (45,8%), seguido dos comportamentos de catação (33,7%), agonístico (7,9%), brincadeira (5,8%), marcação (4,2%) e comportamento sexual (2,6%). Não foram encontradas diferenças estatisticamente significativas nestas atividades entre os períodos seco e chuvoso. As vocalizações foram predominantemente emitidas por machos e adultos e estiveram relacionadas ao encontro de grupos. O comportamento de catação teve as fêmeas adultas como principais iniciadoras e os machos adultos, principais receptores, sendo realizado durante o comportamento de repouso, após a cópula, após e durante encontro de grupos e após perseguições. Os comportamentos agonísticos tiveram relação com o encontro de grupos em 40% dos registros e em 33,3% destes ocorreu entre fêmeas e pareceu estar associado à disputa por alimento e espaço, mas não houve registros de agressão física. O comportamento de marcação envolveu a utilização da garganta e das costas e esteve relacionado com encontros inter-grupais e com a ocorrência de chuvas. Cinco cópulas foram registradas no período de estudo nos meses de setembro, outubro e fevereiro e tiveram duração menor que um minuto. Nos encontros com primatas de outras espécies, os bugios pareceram neutros em relação aos estímulos. Os dados obtidos sobre a composição dos grupos, padrão de atividades e comportamentos sociais observados na Ilha Grande, de maneira geral, mostraram-se semelhantes aos resultados obtidos em outros trabalhos sobre a espécie e o gênero, de maneira que podemos concluir que os grupos, mesmo residentes em ilha, não demonstraram modificações comportamentais significativas que possam diferenciar-lhes de populações estudadas no continente.

Energy spectrum of ground state and excitation spectrum of quasi-particle for hard-core boson in optical lattices

We investigate the energy spectrum of ground state and quasi-particle excitation spectrum of hard-core bosons, which behave very much like spinless noninteracting fermions, in optical lattices by means of the perturbation expansion and Bogoliubov approach. The results show that the energy spectrum has a single band structure, and the energy is lower near zero momentum; the excitation spectrum gives corresponding energy gap, and the system is in Mott-insulating state at Tonks limit. The analytic result of energy spectrum is in good agreement with that calculated in terms of Green's function at strong correlation limit.