DEVELOPMENT AND APPLICATIONS OF TIME-DEPENDENT DENSITY MATRIX FUNCTIONAL THEORY

En esta tesis estudiamos las teorías sobre la Matriz Densidad Reducida (MDR) como un marco prometedor. Nos enfocamos sobre esta teorías desde dos aspectos: Primero, usamos algunos modelos sencillos hechos con dos partículas las cuales estan armónicamente confinadas como una base para ilustrar la utilidad de la matriz densidad. Para tales sistemas, usamos la MDR de un cuerpo para calcular algunas cantidades de interés tales como densidad de momentum. Posteriormente obtenemos los orbitales naturales y su número de ocupación para algunos de los modelos, y en uno de los casos expresamos la MDR de dos cuerpos de manera exacta en términos de la MDR de un cuerpo. También usamos el teorema diferencial del virial para establecer una descripción unificada de la familia entera de estos sistemas modelo en términos de la densidad. En la seguna parte cambiamos a casos fuera del equilibrio y analizamos la así llamada jerarquía BBGKY de ecuaciones para describir la evolución temporal de un sistema de muchos cuerpos en términos de sus MDRs (a todos los órdenes). Proveemos un exhaustivo estudio de los desafíos y problemas abiertos ligados a la truncación de tales jerarquías de ecuaciones para hacerlas aplicables. Restringimos nuestro análisis a la evolución acoplada de la MDR de uno y dos cuerpos, donde los efectos de correlación de alto orden estan embebidos dentro de la aproximación usada para cerrar las ecuaciones. Probamos que dentro de esta aproximación, el número de electrones y la energía total se conservan, sin importar la aproximación usada. Luego, demostramos que aplicando los esquemas de truncación de estado base para llevar los electrones a comportamientos indeseables y no físicos, tales como la violación e incluso la divergencia en la densidad electrónica local, tanto en regímenes correlacionados débiles y fuertes.

Density-potential mapping in the standard and quantum electrodynamical time-dependent density functional theory

131 p.

On separating propagating and non-propagating dynamics in fluid-flow equations

The ability to separate acoustically radiating and non-radiating components in fluid flow is desirable to identify the true sources of aerodynamic sound, which can be expressed in terms of the non-radiating flow dynamics. These non-radiating components are obtained by filtering the flow field. Two linear filtering strategies are investigated: one is based on a differential operator, the other employs convolution operations. Convolution filters are found to be superior at separating radiating and non-radiating components. Their ability to decompose the flow into non-radiating and radiating components is demonstrated on two different flows: one satisfying the linearized Euler and the other the Navier-Stokes equations. In the latter case, the corresponding sound sources are computed. These sources provide good insight into the sound generation process. For source localization, they are found to be superior to the commonly used sound sources computed using the steady part of the flow. Copyright © 2009 by S. Sinayoko, A. Agarwal, Z. Hu.