Fock terms in the quark-meson coupling model

The mean field description of nuclear matter in the quark-meson coupling model is improved by the inclusion of exchange contributions (Fock terms). The inclusion of Fock terms allows us to explore the momentum dependence of meson-nucleon vertices and the role of pionic degrees of freedom in matter. It is found that the Fock terms maintain the previous predictions of the model for the in-medium properties of the nucleon and for the nuclear incompressibility. The Fock terms significantly increase the absolute values of the single-particle, four-component scalar and vector potentials, a feature that is relevant for the spin-orbit splitting in finite nuclei. © 1999 Elsevier Science B.V.

Role of transitional levels in Np237 (γ,f): Perspectives for studying highly deformed systems

The transition levels at the top of the two Np237 fission barriers were obtained for the first time by means of the so-called semimicroscopic combined method, which we have developed and implemented. To overcome the difficulties in dealing with large nuclear deformations, we used our developed BARRIER code, which calculates single-particle spectra in a deformed Woods-Saxon potential using a coordinate system based on Cassini ovaloids as nuclear shape parametrization. The results enabled us to describe the experimentally observed near-barrier photofission cross-section structures for Np237, as well as a subbarrier shelf, the latter being consistently interpreted in terms of the accumulation of levels at the top of the inner and outer double fission barrier of Np237. © 2006 The American Physical Society.

Pseudospin and spin symmetries in the relativistic harmonic oscillator

We compute the analytical solutions of the generalized relativistic harmonic oscillator in 1+1 dimensions, including a linear pseudoscalar potential and quadratic scalar and vector potentials which have equal or opposite signs These are the conditions in which pseudospin or spin symmetries can be realized We consider positive and negative quadratic potentials and present their bound-state solutions for fermions and an-tifermions. We relate the spin-type and pseudospin-type spectra through charge conjugation and γ5 chiral transformations. Finally, we establish a relation of the solutions found with single-particle states of nuclei described by relativistic mean-field theories with tensor interactions and discuss the conditions in which one may have both nucleon and antin-ucleon bound states.

Studies of azimuthal dihadron correlations in ultra-central PbPb collisions at=2.76 TeV

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Monitoramento da composição isotópica e físico-química da água de chuva no município de Rio Claro (SP)

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

Quantum oscillations of spin polarization in a GaAs/AlGaAs double quantum well

5 We employ the circular-polarization-resolved magnetophotoluminescence technique to probe the spin character of electron and hole states in a GaAs/AlGaAs strongly coupled double-quantum-well system. The photoluminescence (PL) intensities of the lines associated with symmetric and antisymmetric electron states present clear out-of-phase oscillations between integer values of the filling factor. and are caused by magnetic-field-induced changes in the population of occupied Landau levels near to the Fermi level of the system. Moreover, the degree of circular polarization of these emissions also exhibits the oscillatory behavior with increasing magnetic field. Both quantum oscillations observed in the PL intensities and in the degree of polarizations may be understood in terms of a simple single-particle approach model. The k . p method was used to calculate the photoluminescence peak energies and the degree of circular polarizations in the double-quantum-well structure as a function of the magnetic field. These calculations prove that the character of valence band states plays an important role in the determination of the degree of circular polarization and, thus, resulting in a magnetic-field-induced change of the polarization sign.

Classical magnetoresistance of a ballistic electron gas constrained to non-planar topographies in a lattice of antidots under tilted magnetic field

The classical magnetoresistance of a two-dimensional electron gas constrained to non-planar topographies, in antidot lattices, and under the influence of tilted magnetic field in arbitrary direction is numerically studied. (C) 2012 Elsevier B.V. All rights reserved.

Spectral fluctuation and 1/f(alpha) noise in the energy level statistics of interacting trapped bosons

It has been recently shown numerically that the transition from integrability to chaos in quantum systems and the corresponding spectral fluctuations are characterized by 1/f(alpha) noise with 1 <= alpha <= 2. The system of interacting trapped bosons is inhomogeneous and complex. The presence of an external harmonic trap makes it more interesting as, in the atomic trap, the bosons occupy partly degenerate single-particle states. Earlier theoretical and experimental results show that at zero temperature the low-lying levels are of a collective nature and high-lying excitations are of a single-particle nature. We observe that for few bosons, the P(s) distribution shows the Shnirelman peak, which exhibits a large number of quasidegenerate states. For a large number of bosons the low-lying levels are strongly affected by the interatomic interaction, and the corresponding level fluctuation shows a transition to a Wigner distribution with an increase in particle number. It does not follow Gaussian orthogonal ensemble random matrix predictions. For high-lying levels we observe the uncorrelated Poisson distribution. Thus it may be a very realistic system to prove that 1/f(alpha) noise is ubiquitous in nature.

Impact of the Manaus urban plume on trace gas mixing ratios near the surface in the Amazon Basin: Implications for the NO-NO2-O-3 photostationary state and peroxy radical levels

We measured the mixing ratios of NO, NO2, O-3, and volatile organic carbon as well as the aerosol light-scattering coefficient on a boat platform cruising on rivers downwind of the city of Manaus (Amazonas State, Brazil) in July 2001 (Large-Scale Biosphere-Atmosphere Experiment in Amazonia-Cooperative LBA Airborne Regional Experiment-2001). The dispersion and impact of the Manaus plume was investigated by a combined analysis of ground-based (boat platform) and airborne trace gas and aerosol measurements as well as by meteorological measurements complemented by dispersion calculations (Hybrid Single-Particle Lagrangian Integrated Trajectory model). For the cases with the least anthropogenic influence (including a location in a so far unexplored region similar to 150 km west of Manaus on the Rio Manacapuru), the aerosol scattering coefficient, sigma(s), was below 11 Mm(-1), NOx mixing ratios remained below 0.6 ppb, daytime O-3 mixing ratios were mostly below 20 ppb and maximal isoprene mixing ratios were about 3 ppb in the afternoon. The photostationary state (PSS) was not established for these cases, as indicated by values of the Leighton ratio, Phi, well above unity. Due to the influence of river breeze systems and other thermally driven mesoscale circulations, a change of the synoptic wind direction from east-northeast to south-southeast in the afternoon often caused a substantial increase of ss and trace gas mixing ratios (about threefold for sigma(s), fivefold for NOx, and twofold for O-3), which was associated with the arrival of the Manaus pollution plume at the boat location. The ratio F reached unity within its uncertainty range at NOx mixing ratios of about 3 ppb, indicating "steady-state" conditions in cases when radiation variations, dry deposition, emissions, and reactions mostly involving peroxy radicals (XO2) played a minor role. The median midday/afternoon XO2 mixing ratios estimated using the PSS method range from 90 to 120 parts per trillion (ppt) for the remote cases (sigma(s) < 11 Mm(-1) and NOx < 0.6 ppb), while for the polluted cases our estimates are 15 to 60 ppt. These values are within the range of XO2 estimated by an atmospheric chemistry box model (Chemistry As A Box model Application-Module Efficiently Calculating the Chemistry of the Atmosphere (CAABA/MECCA)-3.0).

Energy-level statistics of interacting trapped bosons

It is a well-established fact that statistical properties of energy-level spectra are the most efficient tool to characterize nonintegrable quantum systems. The statistical behavior of different systems such as complex atoms, atomic nuclei, two-dimensional Hamiltonians, quantum billiards, and noninteracting many bosons has been studied. The study of statistical properties and spectral fluctuations in interacting many-boson systems has developed interest in this direction. We are especially interested in weakly interacting trapped bosons in the context of Bose-Einstein condensation (BEC) as the energy spectrum shows a transition from a collective nature to a single-particle nature with an increase in the number of levels. However this has received less attention as it is believed that the system may exhibit Poisson-like fluctuations due to the existence of an external harmonic trap. Here we compute numerically the energy levels of the zero-temperature many-boson systems which are weakly interacting through the van der Waals potential and are confined in the three-dimensional harmonic potential. We study the nearest-neighbor spacing distribution and the spectral rigidity by unfolding the spectrum. It is found that an increase in the number of energy levels for repulsive BEC induces a transition from a Wigner-like form displaying level repulsion to the Poisson distribution for P(s). It does not follow the Gaussian orthogonal ensemble prediction. For repulsive interaction, the lower levels are correlated and manifest level-repulsion. For intermediate levels P(s) shows mixed statistics, which clearly signifies the existence of two energy scales: external trap and interatomic interaction, whereas for very high levels the trapping potential dominates, generating a Poisson distribution. Comparison with mean-field results for lower levels are also presented. For attractive BEC near the critical point we observe the Shnirelman-like peak near s = 0, which signifies the presence of a large number of quasidegenerate states.

Rylenfarbstoffe in nanoskopischen Systemen

ZusammenfassungDurch die Funktionalisierung des Chromophors Tetraphenoxyperylendiimid mit vier Ethinylgruppen stand ein Farbstoff zur Verfügung, welcher sich als Kernmolekül für den Aufbau von Polyphenylendendrimeren eignet. Ausgehend von dem Farbstoffkern wurden drei Dendrimergenerationen synthetisiert. Durch die Dendronisierung wird die Aggregation des zentralen Farbstoffs im Festkörper verhindert, weshalb das G1-Dendrimer als aktive Schicht in LED´s eingesetzt wurde und zur Verbesserung dieser Bauelemente führte. Weiterhin wurde auch die Oberfläche der Polyphenylendendrimere mit 4, 8 bzw. 16 Perylenmonoimidfarbstoffen funktionalisiert. Durch zeitaufgelöste Absorptions- und Emissionsmessungen und Einzelmolekülspektroskopie des G2-Dendrimers wurde ein photophysikalisches Modell des multichromophoren Systems entwickelt.Neben Polyphenylendendrimeren dienten auch Emulsionspolymerisate, Miniemulsionspolymerisate und Halbleiterkristalle als nanoskopische Trägermaterialien für Rylenfarbstoffe. Für die Anknüpfung an Lartices wurden amino- und styrylfunktionalisierte Perylen- und Terrylenchromophore dargestellt, was zu einer statistischen Verteilung der Farbstoffe auf der Oberfläche bzw. im Inneren führte. Außerdem wurden Rylenfarbstoffe als stabile Fluoreszenzmarkierung von Metallocenkatalysatoren eingesetzt. Silica- und polymergeträgerte markierte Katalysatoren wurden zur Polymerisation von Ethylen verwendet und lieferten fluoreszente PE-Produkte, ohne Einfluß auf die Polymerisation zu nehmen. Zum Einen wurde mit Hilfe der Dotierung der heterogenen Polymerisationskatalysatoren der Verbleib des fragmentierten Trägermaterials in den PE-Produktpartikeln detektiert. Zum Anderen erlaubt der Einsatz unterschiedlich fluoreszierender Markierungsgruppen die Durchführung eines kombinatorischen Verfahrens zum Testen von Polymerisationskatalysatoren.

Realisierung einer 3D-Kreuzkorrelationsanlage zur Untersuchung von Struktur und Dynamik hochkonzentrierter Kolloide

Realisierung einer 3D-Kreuzkorrelationsanlage zur Untersuchung von Struktur und Dynamik hochkonzentrierter Kolloide Im Rahmen dieser Arbeit wird eine neuartige 3D-Kreuzkorrelationsanlage zur mehrfachstreufreien Untersuchung des diffusiven Verhaltens hochkonzentrierter kolloidaler Suspensionen vorgestellt. Hierzu werden zwei Lichtstreuexperimente gleichzeitig am gleichen Streuvolumen und mit dem gleichen Streuvektor durchgeführt. Aus der so gewonnenen Kreuzkorrelationsfunktion kann das dynamische Verhalten der Kolloide bestimmt werden. Für die Diffusion der Partikel spielen neben der direkten Wechselwirkung elektroviskoser Effekt und die hydrodynamische Wechselwirkung eine entscheidende Rolle. Insbesondere bei hohen Konzentrationen kann keiner der drei Effekte vernachlässigt werden. Die zu messenden Unterschiede in den Diffusionskoeffizienten sind sehr klein. Daher wurde der experimentelle Aufbau detailliert charakterisiert. Hierbei konnten theoretische Überlegungen hinsichtlich des Nachpulsens und der Totzeit der verwendeten Si-Avalanche-Photodioden überprüft werden. Der Kurzzeitselbstdiffusionskoeffizient hochkonzentrierter geladener kolloidaler Suspensionen wurde gemessen. Um die Daten bei hohen Konzentrationen korrekt zu normieren, wurde der elektroviskose Effekt bei geringen Konzentrationen ausführlich untersucht. Hierbei zeigte sich, dass der elektroviskose Einzelteilcheneffekt zu einer monotonen Abnahme des Diffusionskoeffizienten bei abnehmender Ionenstärke führt. Anhand der volumenbruchabhängigen Daten des Kurzzeitselbstdiffusionskoeffizienten konnte zum ersten Mal gezeigt werden, dass die hydrodynamische Wechselwirkung einen geringeren Einfluss auf die Diffusion hat, falls das direkte Wechselwirkungspotential ein Coulomb-Potential anstelle eines Harte-Kugel-Potentials ist.

Bestimmung des elektrischen Formfaktors des Neutrons G en in der Reaktion 3 He (e,e'n) bei einem Impulsübertrag Q 2 =0.67 (GeV/c) 2

In der Überprüfung von Kernmodellen stellt der elektrische Formfaktor des Neutrons Gen eine wichtige Eingangsgröße dar. Im Rahmen dieser Arbeit wurde am polarisierten Elektronenstrahl des Mainzer Mikrotrons MAMI der elektrische Formfaktor des Neutrons in der Reaktion 3He(e,e'n) bestimmt. Aus dem Verhältnis der Asymmetrien respektive der Helizitätsumkehr der Elektronenpolarisation mit Targetspin senkrecht und parallel zum Impulsübertrag konnte in einer integralen Analyse Gen bestimmt werden. Zusammengefasst ergab sich Gen(Q2=0.67 (GeV/c)2) = 0.0468 +- 0.0064(stat} +- 0.0027(syst}. Um den Einfluß von Kernbindungseffekten, die z. Zt. von der Gruppe um Prof. Glöckle in Bochum theoretisch gerechnet werden, auch experimentell abzusichern, wurden parallel zur Gen-Messung die Targetasymmetrie Ay0 3He(e,e'n) und Protonenasymmetrie 3He(e,e'p) bestimmt. Die Empfindlichkeit dieser Observablen auf FSI und D-Wellenbeiträge schafft Redundanzen, aus denen auf die Eigenschaften des freien Neutrons im gebundenen System geschlossen werden kann.

Farbe und Funktion neuer Molekülarchitekturen auf Rylencarbonsäureimid-Basis

Perylencarbonsäureimide sind Farbmittel mit ausgezeichneter chemischer und photochemischer Stabilität, hohen molaren Extinktionskoeffizienten und hohen Fluoreszenzquantenausbeuten, weswegen ihre Anwendung über die reine Farbgebung hinausgeht und von der Grundlagenforschung bis hin zum funktionellen High-Tech-Material reicht. Ziel der vorliegenden Dissertation mit dem Titel „Farbe und Funktion neuer Molekülarchitekturen auf Rylencarbonsäureimid-Basis“ war die Synthese und Charakterisierung von neuen chromophoren Systemen ausgehend von bekannten Perylenfarbmitteln. Im ersten Teil der Arbeit wird die Synthese eines Konstruktes beschrieben, das es ermöglicht, die Rotation eines Perylenfarbstoffs einzelmolekülspektroskopisch zu visualisieren. Mit der Methode der defokussierten Einzelmolekülspektroskopie kann die Immobilisierung des molekularen Rotors nachgewiesen und die Umorientierung des Farbstoffs detektiert werden. In den folgenden Kapiteln steht die gezielte Variation bekannter chromophorer Systeme im Vordergrund. Die Veränderung der Größe, der Topologie und der Substitution des aromatischen π-Systems hat erheblichen Einfluss auf die optischen Eigenschaften sowie auf die Eignung der Moleküle als funktionelle Farbmittel, beispielsweise in optoelektronischen Bauteilen. Anhand der Eigenschaften der dargestellten Derivate können systematische Zusammenhänge zwischen Struktur, Farbe und Funktion abgeleitet werden.

3D-Cryo-Elektronenmikroskopie des 4x6-Hämocyanins der Vogelspinne Eurypelma californicum unter Oxy- und Deoxybedingungen

Arthropodenhämocyanine und Molluskenhämocyanine, die extrazellulären Atmungsproteine der Arthropoden und Mollusken, unterscheiden sich grundsätzlich im Aufbau, besitzen aber ähnliche aktive Zentren, welche in ihrer oxydierten Form für die Blaufärbung der Hämocyanine verantwortlich sind. Sauerstoff wird im Bindungszentrum zwischen zwei, von sechs Histidinen ligandierten, Kupfer(I)Ionen gebunden. Arthropodenhämocyanine bauen sich artspezifisch aus 1, 2, 4, 6, oder 8 Hexameren mit D3-Symmetrie auf. Die Untereinheiten von je ca. 75 kDa falten sich in drei Domänen unterschiedlicher Funktionen. Der komplexe, hierarchische Zusammenbau der Arthropodenhämocyanine hängt von der Heterogenität der Untereinheiten ab. Die 7 verschieden Sequenzen des 4x6-Hämocyanins von Eurypelma californicum (EcHc) sind biochemisch in der Quartärstruktur lokalisiert. Bislang fehlte noch ein unabhängig erstelltes 3D-Modell der geometrischen Gesamtstruktur welche die hexamere und monomere Topographie eindeutig zeigt. Dessen Erstellung war Gegenstand dieser Arbeit, in Verbindung mit der Zielsetzung, die 3D-Rekonstruktion in den beiden extremen physiologischen Zuständen, mit und ohne gebundenen Sauerstoff, zu erzeugen. Dazu wurden in einer eigens entwickelten Atmosphären-Präparationskammer die Proteine in Lösung schockgefrorenen und mittels Cryo-3D-Elektronenmikroskopie gemessen. Aus den daraus gewonnen Projektionsbildern ließen sich mit der ”Single Particle Analyse“ die 3D-Informationen zurückberechnen. Die 3D-Rekonstruktionen wurden mit der publizierten Röntgenkristallstruktur des hexameren Referenz-Hämocyanins der Languste Panulirus interruptus verifiziert. Die Rekonstruktionen erlaubten die eindeutige Messung diverser in der Literatur diskutierter Parameter der Architektur des 4x6-EcHc und darüber hinaus weiterer geometrischer Parameter, welche hier erstmals veröffentlicht werden. SAXS-Daten sagen extreme Translationen und Rotationen von Teilquartärstrukturen zwischen oxy- und deoxy-EcHc voraus, was von den 3D-Rekonstruktionen der beiden Zustände nicht bestätigt werden konnte: Die 16 Å Rekonstruktion der Deoxyform weicht geometrisch nicht von der 21 Å Rekonstruktion der Oxyform ab. Die Einpassung der publizierten Röntgenstruktur der Untereinheit II des Hämocyanin des Pfeilschwanzkrebses Limulus polyphemus in die Rekonstruktionen unterstützt eine auf der hexameren Hierarchieebene lokalisierte Dynamik der Oxygenierung. Mittels Einpassung modellierter molekularer Strukturen der EcHc-Sequenzen konnte eine erste Vermutung zur Lokalisation der beiden zentralen Linker-Untereinheiten b und c des 4x6-Moleküls gemacht werden: Demnach würde Untereinheit b in den exponierten Hexameren des Moleküls liegen. Aussagen über die Quartärstrukturbindungen auf molekularer Ebene aufgrund der Einpassung modellierter molekularer Daten in die Rekonstruktionen sind als spekulativ einzustufen: a) Die Auflösung der Rekonstruktion ist verbesserungswürdig. b) Es gibt keine adäquate Vorlage für eine verlässliche Strukturvorhersage; die verschiedenen EcHc-Sequenzen liegen nur als Modellierung vor. c) Es wäre eine flexible Einpassung notwendig, um Ungenauigkeiten in den modellierten Strukturen durch Sekundärstrukturanpassung zu minimieren.