Liouville-space R-matrix-Floquet description of atomic radiative processes involving autoionizing states in the presence of intense electromagnetic fields

A reduced-density-operator description is developed for coherent optical phenomena in many-electron atomic systems, utilizing a Liouville-space, multiple-mode Floquet–Fourier representation. The Liouville-space formulation provides a natural generalization of the ordinary Hilbert-space (Hamiltonian) R-matrix-Floquet method, which has been developed for multi-photon transitions and laser-assisted electron–atom collision processes. In these applications, the R-matrix-Floquet method has been demonstrated to be capable of providing an accurate representation of the complex, multi-level structure of many-electron atomic systems in bound, continuum, and autoionizing states. The ordinary Hilbert-space (Hamiltonian) formulation of the R-matrix-Floquet method has been implemented in highly developed computer programs, which can provide a non-perturbative treatment of the interaction of a classical, multiple-mode electromagnetic field with a quantum system. This quantum system may correspond to a many-electron, bound atomic system and a single continuum electron. However, including pseudo-states in the expansion of the many-electron atomic wave function can provide a representation of multiple continuum electrons. The 'dressed' many-electron atomic states thereby obtained can be used in a realistic non-perturbative evaluation of the transition probabilities for an extensive class of atomic collision and radiation processes in the presence of intense electromagnetic fields. In order to incorporate environmental relaxation and decoherence phenomena, we propose to utilize the ordinary Hilbert-space (Hamiltonian) R-matrix-Floquet method as a starting-point for a Liouville-space (reduced-density-operator) formulation. To illustrate how the Liouville-space R-matrix-Floquet formulation can be implemented for coherent atomic radiative processes, we discuss applications to electromagnetically induced transparency, as well as to related pump–probe optical phenomena, and also to the unified description of radiative and dielectronic recombination in electron–ion beam interactions and high-temperature plasmas.

The impact of accretion disc winds on the optical spectra of cataclysmic variables

Many high-state non-magnetic cataclysmic variables (CVs) exhibit blueshifted absorption or P-Cygni profiles associated with ultraviolet (UV) resonance lines. These features imply the existence of powerful accretion disc winds in CVs. Here, we use our Monte Carlo ionization and radiative transfer code to investigate whether disc wind models that produce realistic UV line profiles are also likely to generate observationally significant recombination line and continuum emission in the optical waveband. We also test whether outflows may be responsible for the single-peaked emission line profiles often seen in high-state CVs and for the weakness of the Balmer absorption edge (relative to simple models of optically thick accretion discs). We find that a standard disc wind model that is successful in reproducing the UV spectra of CVs also leaves a noticeable imprint on the optical spectrum, particularly for systems viewed at high inclination. The strongest optical wind-formed recombination lines are H alpha and He ii lambda 4686. We demonstrate that a higher density outflow model produces all the expected H and He lines and produces a recombination continuum that can fill in the Balmer jump at high inclinations. This model displays reasonable verisimilitude with the optical spectrum of RW Trianguli. No single-peaked emission is seen, although we observe a narrowing of the double-peaked emission lines from the base of the wind. Finally, we show that even denser models can produce a single-peaked H alpha line. On the basis of our results, we suggest that winds can modify, and perhaps even dominate, the line and continuum emission from CVs.

The Robustness of Periodic Orchestrations in Uncertain Evolving Environments

A framework for assessing the robustness of long-duration repetitive orchestrations in uncertain evolving environments is proposed. The model assumes that service-based evaluation environments are stable over short time-frames only; over longer periods service-based environments evolve as demand fluctuates and contention for shared resources varies. The behaviour of a short-duration orchestration E in a stable environment is assessed by an uncertainty profile U and a corresponding zero-sum angel-daemon game Γ(U) [2]. Here the angel-daemon approach is extended to assess evolving environments by means of a subfamily of stochastic games. These games are called strategy oblivious because their transition probabilities are strategy independent. It is shown that the value of a strategy oblivious stochastic game is well defined and that it can be computed by solving a linear system. Finally, the proposed stochastic framework is used to assess the evolution of the Gabrmn IT system.

Ultraviolet emission lines of Si II in cool star and solar spectra

Recent atomic physics calculations for Si II are employed within the CLOUDY modelling code to analyse Hubble Space Telescope (HST) STIS ultraviolet spectra of three cool stars, β Geminorum, α Centauri A and B, as well as previously published HST/GHRS observations of α Tau, plus solar quiet Sun data from the High Resolution Telescope and Spectrograph. Discrepancies found previously between theory and observation for line intensity ratios involving the 3s²3p ²PJ-3s3p^{2 4}P^J' intercombination multiplet of Si II at ~ 2335 Å are significantly reduced, as are those for ratios containing the 3s²3p ²PJ-3s3p^{2 2}DJ ~ transitions at ~1816 Å. This is primarily due to the effect of the new Si II transition probabilities. However, these atomic data are not only very different from previous calculations, but also show large disagreements with measurements, specifically those of Calamai et al. for the intercombination lines. New measurements of transition probabilities for Si II are hence urgently required to confirm (or otherwise) the accuracy of the recently calculated values. If the new calculations are confirmed, then a long-standing discrepancy between theory and observation will have finally been resolved. However, if the older measurements are found to be correct, then the agreement between theory and observation is simply a coincidence and the existing discrepancies remain.

Electron-impact excitation of open d-shell ions

Astrophysics is driven by observations, and in the present era there are a wealth of state-of-the-art ground-based and satellite facilities. The astrophysical spectra emerging from these are of exceptional quality and quantity and cover a broad wavelength range. To meaningfully interpret these spectra, astronomers employ highly complex modelling codes to simulate the astrophysical observations. Important input to these codes include atomic data such as excitation rates, photoionization cross sections, oscillator strengths, transition probabilities and energy levels/line wavelengths. Due to the relatively low temperatures associated with many astrophysical plasmas, the accurate determination of electron-impact excitation rates in the low energy region is essential in generating a reliable spectral synthesis. Hence it is these atomic data, and the main computational methods used to evaluate them, which we focus on in this publication. We consider in particular the complicated open d- shell structures of the Fe-peak ions in low ionization stages. While some of these data can be obtained experimentally, they are usually of insufficient accuracy or limited to a small number of transitions.

Generate disaggregated soil allocation data using a Minimum Cross Entropy Model

Montado ecosystem in the Alentejo Region, south of Portugal, has enormous agro-ecological and economics heterogeneities. A definition of homogeneous sub-units among this heterogeneous ecosystem was made, but for them is disposal only partial statistical information about soil allocation agro-forestry activities. The paper proposal is to recover the unknown soil allocation at each homogeneous sub-unit, disaggregating a complete data set for the Montado ecosystem area using incomplete information at sub-units level. The methodological framework is based on a Generalized Maximum Entropy approach, which is developed in thee steps concerning the specification of a r order Markov process, the estimates of aggregate transition probabilities and the disaggregation data to recover the unknown soil allocation at each homogeneous sub-units. The results quality is evaluated using the predicted absolute deviation (PAD) and the "Disagegation Information Gain" (DIG) and shows very acceptable estimation errors.

New approaches for the diagnosis of human papillomavirus infection:relevance for clinical practice and cancer prevention

Tese de doutoramento, Biologia (Microbiologia), Universidade de Lisboa, Faculdade de Ciências, 2014

Métodos probabilísticos e estatísticos na gestão de fogos florestais

Tese de doutoramento, Estatística e Investigação Operacional (Probabilidades e Estatística), Universidade de Lisboa, Faculdade de Ciências, 2014

Évolution des profils d'état de santé et utilisation des services sociosanitaires chez les personnes âgées

Réalisé en cotutelle avec l'Université de Paris-Sud

Algorithmes de recommandation musicale

Ce mémoire est composé de trois articles qui s’unissent sous le thème de la recommandation musicale à grande échelle. Nous présentons d’abord une méthode pour effectuer des recommandations musicales en récoltant des étiquettes (tags) décrivant les items et en utilisant cette aura textuelle pour déterminer leur similarité. En plus d’effectuer des recommandations qui sont transparentes et personnalisables, notre méthode, basée sur le contenu, n’est pas victime des problèmes dont souffrent les systèmes de filtrage collaboratif, comme le problème du démarrage à froid (cold start problem). Nous présentons ensuite un algorithme d’apprentissage automatique qui applique des étiquettes à des chansons à partir d’attributs extraits de leur fichier audio. L’ensemble de données que nous utilisons est construit à partir d’une très grande quantité de données sociales provenant du site Last.fm. Nous présentons finalement un algorithme de génération automatique de liste d’écoute personnalisable qui apprend un espace de similarité musical à partir d’attributs audio extraits de chansons jouées dans des listes d’écoute de stations de radio commerciale. En plus d’utiliser cet espace de similarité, notre système prend aussi en compte un nuage d’étiquettes que l’utilisateur est en mesure de manipuler, ce qui lui permet de décrire de manière abstraite la sorte de musique qu’il désire écouter.

Évaluation de l'impact clinique et économique du développement d'un traitement pour la schizophrénie

Contexte : Les stratégies pharmacologiques pour traiter la schizophrénie reçoivent une attention croissante due au développement de nouvelles pharmacothérapies plus efficaces, mieux tolérées mais plus coûteuses. La schizophrénie est une maladie chronique présentant différents états spécifiques et définis par leur sévérité. Objectifs : Ce programme de recherche vise à: 1) Évaluer les facteurs associés au risque d'être dans un état spécifique de la schizophrénie, afin de construire les fonctions de risque de la modélisation du cours naturel de la schizophrénie; 2) Développer et valider un modèle de Markov avec microsimulations de Monte-Carlo, afin de simuler l'évolution naturelle des patients qui sont nouvellement diagnostiqués pour la schizophrénie, en fonction du profil individuel des facteurs de risque; 3) Estimer le coût direct de la schizophrénie (pour les soins de santé et autres non reliés aux soins de santé) dans la perspective gouvernementale et simuler l’impact clinique et économique du développement d’un traitement dans une cohorte de patients nouvellement diagnostiqués avec la schizophrénie, suivis pendant les cinq premières années post-diagnostic. Méthode : Pour le premier objectif de ce programme de recherche, un total de 14 320 patients nouvellement diagnostiqués avec la schizophrénie ont été identifiés dans les bases de données de la RAMQ et de Med-Echo. Les six états spécifiques de la schizophrénie ont été définis : le premier épisode (FE), l'état de dépendance faible (LDS), l’état de dépendance élevée (HDS), l’état stable (Stable), l’état de bien-être (Well) et l'état de décès (Death). Pour évaluer les facteurs associés au risque de se trouver dans chacun des états spécifiques de la schizophrénie, nous avons construit 4 fonctions de risque en se basant sur l'analyse de risque proportionnel de Cox pour des risques compétitifs. Pour le deuxième objectif, nous avons élaboré et validé un modèle de Markov avec microsimulations de Monte-Carlo intégrant les six états spécifiques de la schizophrénie. Dans le modèle, chaque sujet avait ses propres probabilités de transition entre les états spécifiques de la schizophrénie. Ces probabilités ont été estimées en utilisant la méthode de la fonction d'incidence cumulée. Pour le troisième objectif, nous avons utilisé le modèle de Markov développé précédemment. Ce modèle inclut les coûts directs de soins de santé, estimés en utilisant les bases de données de la Régie de l'assurance maladie du Québec et Med-Echo, et les coûts directs autres que pour les soins de santé, estimés à partir des enquêtes et publications de Statistique Canada. Résultats : Un total de 14 320 personnes nouvellement diagnostiquées avec la schizophrénie ont été identifiées dans la cohorte à l'étude. Le suivi moyen des sujets était de 4,4 (± 2,6) ans. Parmi les facteurs associés à l’évolution de la schizophrénie, on peut énumérer l’âge, le sexe, le traitement pour la schizophrénie et les comorbidités. Après une période de cinq ans, nos résultats montrent que 41% des patients seront considérés guéris, 13% seront dans un état stable et 3,4% seront décédés. Au cours des 5 premières années après le diagnostic de schizophrénie, le coût direct moyen de soins de santé et autres que les soins de santé a été estimé à 36 701 $ canadiens (CAN) (95% CI: 36 264-37 138). Le coût des soins de santé a représenté 56,2% du coût direct, le coût de l'aide sociale 34,6% et le coût associé à l’institutionnalisation dans les établissements de soins de longue durée 9,2%. Si un nouveau traitement était disponible et offrait une augmentation de 20% de l'efficacité thérapeutique, le coût direct des soins de santé et autres que les soins de santé pourrait être réduit jusqu’à 14,2%. Conclusion : Nous avons identifié des facteurs associés à l’évolution de la schizophrénie. Le modèle de Markov que nous avons développé est le premier modèle canadien intégrant des probabilités de transition ajustées pour le profil individuel des facteurs de risque, en utilisant des données réelles. Le modèle montre une bonne validité interne et externe. Nos résultats indiquent qu’un nouveau traitement pourrait éventuellement réduire les hospitalisations et le coût associé aux établissements de soins de longue durée, augmenter les chances des patients de retourner sur le marché du travail et ainsi contribuer à la réduction du coût de l'aide sociale.

Modélisation de l'espérance de vie des clients en assurance

Dans ce mémoire, nous proposons une méthodologie statistique permettant d’obtenir un estimateur de l’espérance de vie des clients en assurance. Les prédictions effectuées tiennent compte des caractéristiques individuelles des clients, notamment du fait qu’ils peuvent détenir différents types de produits d’assurance (automobile, résidentielle ou les deux). Trois approches sont comparées. La première approche est le modèle de Markov simple, qui suppose à la fois l’homogénéité et la stationnarité des probabilités de transition. L’autre modèle – qui a été implémenté par deux approches, soit une approche directe et une approche par simulations – tient compte de l’hétérogénéité des probabilités de transition, ce qui permet d’effectuer des prédictions qui évoluent avec les caractéristiques des individus dans le temps. Les probabilités de transition de ce modèle sont estimées par des régressions logistiques multinomiales.

Double-autoionization decay of resonantly excited single-electron states

Perturbation theory in the lowest non-vanishing order in interelectron interaction has been applied to the theoretical investigation of double-ionization decays of resonantly excited single-electron states. The formulae for the transition probabilities were derived in the LS coupling scheme, and the orbital angular momentum and spin selection rules were obtained. In addition to the formulae, which are exact in this order, three approximate expressions, which correspond to illustrative model mechanisms of the transition, were derived as limiting cases of the exact ones. Numerical results were obtained for the decay of the resonantly excited Kr 1 3d^{-1}5p[^1P] state which demonstrated quite clearly the important role of the interelectron interaction in double-ionization processes. On the other hand, the results obtained show that low-energy electrons can appear in the photoelectron spectrum below the ionization threshold of the 3d shell. As a function of the photon frequency, the yield of these low-energy electrons is strongly amplified by the resonant transition of the 3d electron to 5p (or to other discrete levels), acting as an intermediate state, when the photon frequency approaches that of the transition.

Equilibrium K-shell excitation of highly ionized neon

Augerelectron emission from foil-excited Ne-ions (6 to 10 MeV beam energy) has been measured. The beam-foil time-of-flight technique has been applied to study electronic transitions of metastable states (delayed spectra) and to determine their lifetimes. To achieve a line identification for the complex structure observed in the prompt spectrum, the spectrum is separated into its isoelectronic parts by an Augerelectron-ion coincidence correlating the emitted electrons and the emitting projectiles of well defined final charge states q_f. Well resolved spectra were obtained and the lines could be identified using intermediate coupling Dirac-Fock multiconfiguration calculations. From the total KLL-Augerelectron transition probabilities observed in the electronion coincidence experiment for Ne (10 MeV) the amount of projectiles with one K-hole just behind a C-target can be estimated. For foil-excited Ne-projectiles in contrast to single collision results the comparison of transition intensities for individual lines with calculated transition probabilities yields a statistical population of Li- and Be-like configurations.

Ensemble prediction of transitions of the North Atlantic eddy-driven jet

The consistency of ensemble forecasts from three global medium-range prediction systems with the observed transition behaviour of a three-cluster model of the North Atlantic eddy-driven jet is examined. The three clusters consist of a mid jet cluster taken to represent an undisturbed jet and south and north jet clusters representing southward and northward shifts of the jet. The ensemble forecasts span a period of three extended winters (October–February) from October 2007–February 2010. The mean probabilities of transitions between the clusters calculated from the ensemble forecasts are compared with those calculated from a 23-extended-winter climatology taken from the European Centre for Medium-Range Weather Forecasts 40-Year Re-analysis (ERA40) dataset. No evidence of a drift with increasing lead time of the ensemble forecast transition probabilities towards values inconsistent with the 23-extended-winter climatology is found. The ensemble forecasts of transition probabilities are found to have positive Brier Skill at 15 day lead times. It is found that for the three-extended-winter forecast set, probabilistic forecasts initialized in the north jet cluster are generally less skilful than those initialized in the other clusters. This is consistent with the shorter persistence time-scale of the north jet cluster observed in the ERA40 23-extended-winter climatology. Copyright © 2011 Royal Meteorological Society