Microscopic origin of non-Gaussian distributions of financial returns

In this paper we study the possible microscopic origin of heavy-tailed probability density distributions for the price variation of financial instruments. We extend the standard log-normal process to include another random component in the so-called stochastic volatility models. We study these models under an assumption, akin to the Born-Oppenheimer approximation, in which the volatility has already relaxed to its equilibrium distribution and acts as a background to the evolution of the price process. In this approximation, we show that all models of stochastic volatility should exhibit a scaling relation in the time lag of zero-drift modified log-returns. We verify that the Dow-Jones Industrial Average index indeed follows this scaling. We then focus on two popular stochastic volatility models, the Heston and Hull-White models. In particular, we show that in the Hull-White model the resulting probability distribution of log-returns in this approximation corresponds to the Tsallis (t-Student) distribution. The Tsallis parameters are given in terms of the microscopic stochastic volatility model. Finally, we show that the log-returns for 30 years Dow Jones index data is well fitted by a Tsallis distribution, obtaining the relevant parameters. (c) 2007 Elsevier B.V. All rights reserved.

Size distributions of fine silicate and other particles in Masaya's volcanic plume

Direct-sampling and remote-sensing measurements were made at the crater rim of Masaya volcano (Nicaragua) to sample the aerosol plume emanating from the active vent. We report the first measurements of the size distribution of fine silicate particles (d <10 mu m) in Masaya's plume, by automated scanning electron microscopy (QEMSCAN) analysis of a particle filter. The particle size distribution was approximately lognormal with modal d similar to 1.15 mu m. The majority of these particles were found to be spherical. These particles are interpreted to be droplets of quenched magma produced by a spattering process. Compositional analyses confirm earlier reports that the fine silicate particles show a range of compositions between that of the degassing magma and nearly pure silica and that the extent of compositional variability decreases with increasing particle size. These results indicate that fine silicate particles are altered owing to reactions with acidic droplets in the plume. The emission flux of fine silicate particles was estimated as similar to 10(11) s(-1), equivalent to similar to 55 kg d(-1). Sun photometry, aerosol spectrometry, and thermal precipitation were used to determine the overall particle size distribution of the plume (0.01 < d(mu m) < 10). Sun photometry and aerosol spectrometry measurements indicate the presence of a large number of particles (assumed to be aqueous) with d similar to 1 mu m. Aerosol spectrometry measurements further show an increase in particle size as the nighttime approached. The emission flux of particles from Masaya was estimated as similar to 10(17) s(-1), equivalent to similar to 5.5 Mg d(-1) where d < 4 mu m.

Estudo da série iso-eletrônica do átomo de hélio pelo método hiperesférico

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

Binding energies of excitons trapped by ionized donors in semiconductors

Using the hyperspherical adiabatic approach in a coupled-channel calculation, we present precise binding energies of excitons trapped by impurity donors in semiconductors within the effective-mass approximation. Energies for such three-body systems are presented as a function of the relative electron-hole mass sigma in the range 1 less than or equal to1/sigma less than or equal to6, where the Born-Oppenheimer approach is not efficiently applicable. The hyperspherical approach leads to precise energies using the intuitive picture of potential curves and nonadiabatic couplings in an ab initio procedure. We also present an estimation for a critical value of sigma (sigma (crit)) for which no bound state can be found. Comparisons are given with results of prior work by other authors.

NO2 emissions from agricultural burning in São Paulo, Brazil

We report here on the application of a compact ultraviolet spectrometer to measurement of NO2 emissions from sugar cane field burns in São Paulo, Brazil, the time-resolved NO2 emission from a 10 ha plot peaked at about 240 g (NO2) s(-1), and amounted to a total yield of approximately 50 kg of N, or about 0.5 g (N) m(-2). Emission of N as NOx (i.e., NO + NO2) was estimated at 2.5 g (N) in 2, equivalent to 30% of applied fertilizer nitrogen. The corresponding annual emission of NOx nitrogen from São Paulo State sugar cane burning was >45 Gg N. In contrast to mechanized harvesting, which does not require prior burning of the crop, manual harvesting with burning acts to recycle nitrogen into surface soils and ecosystems.

Mass-imbalanced three-body systems in two dimensions

We consider three-body systems in two dimensions with zero-range interactions for general masses and interaction strengths. The momentum-space Schrödinger equation is solved numerically and in the Born-Oppenheimer (BO) approximation. The BO expression is derived using separable potentials and yields a concise adiabatic potential between the two heavy particles. The BO potential is Coulomb-like and exponentially decreasing at small and large distances, respectively. While we find similar qualitative features to previous studies, we find important quantitative differences. Our results demonstrate that mass-imbalanced systems that are accessible in the field of ultracold atomic gases can have a rich three-body bound state spectrum in two-dimensional geometries. Small light-heavy mass ratios increase the number of bound states. For 87Rb-87Rb-6Li and 133Cs- 133Cs-6Li we find respectively three and four bound states. © 2013 IOP Publishing Ltd.

Estudo de sistema molecular confinado

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

Estrutura de sistemas de três corpos fracamente ligados em duas dimensões

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Interazione fra buche sovrapposte: studio delle risonanze

Si considera nell'approssimazione di Born-Oppenheimer una molecola pluriatomica, di cui due livelli elettronici presentano la configurazione di una buca stabile sovrapposta a una instabile. Si dimostra che, con un errore inversamente proporzionale alla massa dei nuclei, le risonanze coincidono con autovalori di due specifici operatori scalari autoaggiunti.

Il ruolo della teoria della relatività nella formazione di strutture stellari: nane bianche e stelle di neutroni

In questa tesi viene affrontato il problema della stabilità delle strutture stellari da un punto di vista relativistico. La stella è approssimata ad un fluido perfetto a simmetria sferica, e le equazioni che ne governano la struttura vengono ricavate grazie alle risoluzione delle equazioni di campo della relatività generale in questo caso particolare. L'approssimazione di fluido perfetto permette anche di ricavare un'equazione di stato che lega densità di energia e pressione tramite un parametro, detto parametro di rigidità. Un'analisi del comportamento della materia al variare della densità consente di stabilire l'andamento di questo parametro, mentre uno studio delle piccole oscillazioni radiali della stella permette di stabilire quali sono i valori del parametro che consentono un equilibrio stabile. La stabilità risulta possibile in due differenti intervalli di densità, che corrispondono ai due tipici stadi finali dell'evoluzione stellare: nana bianca e stella di neutroni. Grazie alle equazioni che descrivono la struttura stellare è possibile stabilire, nei due intervalli di densità, quale sia il valore che la massa della stella non può superare: si ricavano il limite di Chandrasekhar e il limite di Oppenheimer-Volkoff. Infine viene mostrato come la relatività generale imponga un limite assoluto alla stabilità di una distribuzione di materia, sostenuta da una qualsiasi forza della natura: superato questo confine, la materia non può fare altro che collassare in un buco nero.

Variational Monte Carlo study of the hydrogen electronic structure at ultra-high pressure

Die causa finalis der vorliegenden Arbeit ist das Verständnis des Phasendiagramms von Wasserstoff bei ultrahohen Drücken, welche von nichtleitendem H2 bis hin zu metallischem H reichen. Da die Voraussetzungen für ultrahohen Druck im Labor schwer zu schaffen sind, bilden Computersimulationen ein wichtiges alternatives Untersuchungsinstrument. Allerdings sind solche Berechnungen eine große Herausforderung. Eines der größten Probleme ist die genaue Auswertung des Born-Oppenheimer Potentials, welches sowohl für die nichtleitende als auch für die metallische Phase geeignet sein muss. Außerdem muss es die starken Korrelationen berücksichtigen, die durch die kovalenten H2 Bindungen und die eventuellen Phasenübergänge hervorgerufen werden. Auf dieses Problem haben unsere Anstrengungen abgezielt. Im Kontext von Variationellem Monte Carlo (VMC) ist die Shadow Wave Function (SWF) eine sehr vielversprechende Option. Aufgrund ihrer Flexibilität sowohl lokalisierte als auch delokalisierte Systeme zu beschreiben sowie ihrer Fähigkeit Korrelationen hoher Ordnung zu berücksichtigen, ist sie ein idealer Kandidat für unsere Zwecke. Unglücklicherweise bringt ihre Formulierung ein Vorzeichenproblem mit sich, was die Anwendbarkeit limitiert. Nichtsdestotrotz ist es möglich diese Schwierigkeit zu umgehen indem man die Knotenstruktur a priori festlegt. Durch diesen Formalismus waren wir in der Lage die Beschreibung der Elektronenstruktur von Wasserstoff signifikant zu verbessern, was eine sehr vielversprechende Perspektive bietet. Während dieser Forschung haben wir also die Natur des Vorzeichenproblems untersucht, das sich auf die SWF auswirkt, und dabei ein tieferes Verständnis seines Ursprungs erlangt. Die vorliegende Arbeit ist in vier Kapitel unterteilt. Das erste Kapitel führt VMC und die SWF mit besonderer Ausrichtung auf fermionische Systeme ein. Kapitel 2 skizziert die Literatur über das Phasendiagramm von Wasserstoff bei ultrahohem Druck. Das dritte Kapitel präsentiert die Implementierungen unseres VMC Programms und die erhaltenen Ergebnisse. Zum Abschluss fasst Kapitel 4 unsere Bestrebungen zur Lösung des zur SWF zugehörigen Vorzeichenproblems zusammen.

Orbitali molecolari di legame e antilegame per lo ione molecolare idrogeno H2+: risoluzione esatta e approssimazione LCAO

In questo lavoro di tesi si intende fornire un'analisi in chiave quantomeccanica di una serie di caratteristiche della molecola di idrogeno ionizzata. Il fatto che l'equazione di Schrödinger per l'elettrone sia nel caso di H2+ risolvibile in maniera esatta rende questo sistema fisico un prezioso banco di prova per qualsiasi metodo di approssimazione. Il lavoro svolto in questa trattazione consisterà proprio nella risoluzione dell'equazione d'onda per l'elettrone nel suo stato fondamentale, dapprima in maniera esatta poi mediante LCAO, e successivamente nell'analisi dei risultati ottenuti, che verranno dapprima discussi e interpretati in chiave fisica, e infine messi a confronto per la verifica della bontà dell'approssimazione. Il metodo approssimato fornirà approssimazioni relative anche al primo stato elettronico eccitato; anche questo verrà ampiamente discusso, e ci si soffermerà in particolare sulla caratterizzazione di orbitali di "legame" e di "antilegame", e sul loro rapporto con la stabilità dello ione molecolare.

Stelle nel mondo-brana

Lo scopo di questa tesi consiste nello studio delle proprietà generali di sistemi compatti statici e a simmetria sferica nell'ambito dei modelli che prevedono l'esistenza di dimensioni spaziali aggiuntive e che sono comunemente dette del mondo-brana. Si comincerà con una breve descrizione di teorie gravitazionali a più dimensioni, in particolare si parte dalla teoria di Kaluza-Klein, per arrivare ai modelli ADD(Arkani-Hamed, Dimopoulos, Dvali) e infine a quelli RS(Rundall, Sundrum)che interessano direttamente questo studio. Per questi modelli, vengono quindi ricavate le equazioni di campo multidimensionali dall'azione di Einstein-Hilbert e successivamente le si proietta, facendo uso delle equazioni di Gauss e Codazzi, su una brana massiva immersa in un “bulk” cinquedimensionale. Infine si studiano le equazioni di campo di Einstein quadridimensionali per una generica metrica che può servire a descrive stelle statiche, a simmetria sferica e costituite da un fluido perfetto isotropo. Successivamente si ripete la stessa analisi partendo dall'equazione di campo sulla brana e si confrontano i risultati nei due diversi contesti.

Offener Brief an Herrn Adolph Stoecker, Hofprediger und Mitglied des Oberkirchenraths in Berlin

von Moses Oppenheimer