On differential operators of Calabi-Yau type

This thesis is devoted to the study of Picard-Fuchs operators associated to one-parameter families of $n$-dimensional Calabi-Yau manifolds whose solutions are integrals of $(n,0)$-forms over locally constant $n$-cycles. Assuming additional conditions on these families, we describe algebraic properties of these operators which leads to the purely algebraic notion of operators of CY-type. rnMoreover, we present an explicit way to construct CY-type operators which have a linearly rigid monodromy tuple. Therefore, we first usernthe translation of the existence algorithm by N. Katz for rigid local systems to the level of tuples of matrices which was established by M. Dettweiler and S. Reiter. An appropriate translation to the level of differential operators yields families which contain operators of CY-type. rnConsidering additional operations, we are also able to construct special CY-type operators of degree four which have a non-linearly rigid monodromy tuple. This provides both previously known and new examples.

Picard-Fuchs equations of dimensionally regulated Feynman integrals

Zusammenfassung In der vorliegenden Arbeit besch¨aftige ich mich mit Differentialgleichungen von Feynman– Integralen. Ein Feynman–Integral h¨angt von einem Dimensionsparameter D ab und kann f¨ur ganzzahlige Dimension als projektives Integral dargestellt werden. Dies ist die sogenannte Feynman–Parameter Darstellung. In Abh¨angigkeit der Dimension kann ein solches Integral divergieren. Als Funktion in D erh¨alt man eine meromorphe Funktion auf ganz C. Ein divergentes Integral kann also durch eine Laurent–Reihe ersetzt werden und dessen Koeffizienten r¨ucken in das Zentrum des Interesses. Diese Vorgehensweise wird als dimensionale Regularisierung bezeichnet. Alle Terme einer solchen Laurent–Reihe eines Feynman–Integrals sind Perioden im Sinne von Kontsevich und Zagier. Ich beschreibe eine neue Methode zur Berechnung von Differentialgleichungen von Feynman– Integralen. ¨ Ublicherweise verwendet man hierzu die sogenannten ”integration by parts” (IBP)– Identit¨aten. Die neue Methode verwendet die Theorie der Picard–Fuchs–Differentialgleichungen. Im Falle projektiver oder quasi–projektiver Variet¨aten basiert die Berechnung einer solchen Differentialgleichung auf der sogenannten Griffiths–Dwork–Reduktion. Zun¨achst beschreibe ich die Methode f¨ur feste, ganzzahlige Dimension. Nach geeigneter Verschiebung der Dimension erh¨alt man direkt eine Periode und somit eine Picard–Fuchs–Differentialgleichung. Diese ist inhomogen, da das Integrationsgebiet einen Rand besitzt und daher nur einen relativen Zykel darstellt. Mit Hilfe von dimensionalen Rekurrenzrelationen, die auf Tarasov zur¨uckgehen, kann in einem zweiten Schritt die L¨osung in der urspr¨unglichen Dimension bestimmt werden. Ich beschreibe außerdem eine Methode, die auf der Griffiths–Dwork–Reduktion basiert, um die Differentialgleichung direkt f¨ur beliebige Dimension zu berechnen. Diese Methode ist allgemein g¨ultig und erspart Dimensionswechsel. Ein Erfolg der Methode h¨angt von der M¨oglichkeit ab, große Systeme von linearen Gleichungen zu l¨osen. Ich gebe Beispiele von Integralen von Graphen mit zwei und drei Schleifen. Tarasov gibt eine Basis von Integralen an, die Graphen mit zwei Schleifen und zwei externen Kanten bestimmen. Ich bestimme Differentialgleichungen der Integrale dieser Basis. Als wichtigstes Beispiel berechne ich die Differentialgleichung des sogenannten Sunrise–Graphen mit zwei Schleifen im allgemeinen Fall beliebiger Massen. Diese ist f¨ur spezielle Werte von D eine inhomogene Picard–Fuchs–Gleichung einer Familie elliptischer Kurven. Der Sunrise–Graph ist besonders interessant, weil eine analytische L¨osung erst mit dieser Methode gefunden werden konnte, und weil dies der einfachste Graph ist, dessen Master–Integrale nicht durch Polylogarithmen gegeben sind. Ich gebe außerdem ein Beispiel eines Graphen mit drei Schleifen. Hier taucht die Picard–Fuchs–Gleichung einer Familie von K3–Fl¨achen auf.

Frobenius polynomials for Calabi-Yau equations

Sei $\pi:X\rightarrow S$ eine \"uber $\Z$ definierte Familie von Calabi-Yau Varietaten der Dimension drei. Es existiere ein unter dem Gauss-Manin Zusammenhang invarianter Untermodul $M\subset H^3_{DR}(X/S)$ von Rang vier, sodass der Picard-Fuchs Operator $P$ auf $M$ ein sogenannter {\em Calabi-Yau } Operator von Ordnung vier ist. Sei $k$ ein endlicher K\"orper der Charaktetristik $p$, und sei $\pi_0:X_0\rightarrow S_0$ die Reduktion von $\pi$ \uber $k$. F\ur die gew\ohnlichen (ordinary) Fasern $X_{t_0}$ der Familie leiten wir eine explizite Formel zur Berechnung des charakteristischen Polynoms des Frobeniusendomorphismus, des {\em Frobeniuspolynoms}, auf dem korrespondierenden Untermodul $M_{cris}\subset H^3_{cris}(X_{t_0})$ her. Sei nun $f_0(z)$ die Potenzreihenl\osung der Differentialgleichung $Pf=0$ in einer Umgebung der Null. Da eine reziproke Nullstelle des Frobeniuspolynoms in einem Teichm\uller-Punkt $t$ durch $f_0(z)/f_0(z^p)|_{z=t}$ gegeben ist, ist ein entscheidender Schritt in der Berechnung des Frobeniuspolynoms die Konstruktion einer $p-$adischen analytischen Fortsetzung des Quotienten $f_0(z)/f_0(z^p)$ auf den Rand des $p-$adischen Einheitskreises. Kann man die Koeffizienten von $f_0$ mithilfe der konstanten Terme in den Potenzen eines Laurent-Polynoms, dessen Newton-Polyeder den Ursprung als einzigen inneren Gitterpunkt enth\alt, ausdr\ucken,so beweisen wir gewisse Kongruenz-Eigenschaften unter den Koeffizienten von $f_0$. Diese sind entscheidend bei der Konstruktion der analytischen Fortsetzung. Enth\alt die Faser $X_{t_0}$ einen gew\ohnlichen Doppelpunkt, so erwarten wir im Grenz\ubergang, dass das Frobeniuspolynom in zwei Faktoren von Grad eins und einen Faktor von Grad zwei zerf\allt. Der Faktor von Grad zwei ist dabei durch einen Koeffizienten $a_p$ eindeutig bestimmt. Durchl\auft nun $p$ die Menge aller Primzahlen, so erwarten wir aufgrund des Modularit\atssatzes, dass es eine Modulform von Gewicht vier gibt, deren Koeffizienten durch die Koeffizienten $a_p$ gegeben sind. Diese Erwartung hat sich durch unsere umfangreichen Rechnungen best\atigt. Dar\uberhinaus leiten wir weitere Formeln zur Bestimmung des Frobeniuspolynoms her, in welchen auch die nicht-holomorphen L\osungen der Gleichung $Pf=0$ in einer Umgebung der Null eine Rolle spielen.

Monodromy calculations for some differential equations

In vielen Teilgebieten der Mathematik ist es w"{u}nschenswert, die Monodromiegruppe einer homogenen linearen Differenzialgleichung zu verstehen. Es sind nur wenige analytische Methoden zur Berechnung dieser Gruppe bekannt, daher entwickeln wir im ersten Teil dieser Arbeit eine numerische Methode zur Approximation ihrer Erzeuger.rnIm zweiten Abschnitt fassen wir die Grundlagen der Theorie der Uniformisierung Riemannscher Fl"achen und die der arithmetischen Fuchsschen Gruppen zusammen. Auss erdem erkl"aren wir, wie unsere numerische Methode bei der Bestimmung von uniformisierenden Differenzialgleichungen dienlich sein kann. F"ur arithmetische Fuchssche Gruppen mit zwei Erzeugern erhalten wir lokale Daten und freie Parameter von Lam'{e} Gleichungen, welche die zugeh"origen Riemannschen Fl"achen uniformisieren. rnIm dritten Teil geben wir einen kurzen Abriss zur homologischen Spiegelsymmetrie und f"uhren die $widehat{Gamma}$-Klasse ein. Wir erkl"aren wie diese genutzt werden kann, um eine Hodge-theoretische Version der Spiegelsymmetrie f"ur torische Varit"aten zu beweisen. Daraus gewinnen wir Vermutungen "uber die Monodromiegruppe $M$ von Picard-Fuchs Gleichungen von gewissen Familien $f:mathcal{X}rightarrow bbp^1$ von $n$-dimensionalen Calabi-Yau Variet"aten. Diese besagen erstens, dass bez"uglich einer nat"urlichen Basis die Monodromiematrizen in $M$ Eintr"age aus dem K"orper $bbq(zeta(2j+1)/(2 pi i)^{2j+1},j=1,ldots,lfloor (n-1)/2 rfloor)$ haben. Und zweitens, dass sich topologische Invarianten des Spiegelpartners einer generischen Faser von $f:mathcal{X}rightarrow bbp^1$ aus einem speziellen Element von $M$ rekonstruieren lassen. Schliess lich benutzen wir die im ersten Teil entwickelten Methoden zur Verifizierung dieser Vermutungen, vornehmlich in Hinblick auf Dimension drei. Dar"uber hinaus erstellen wir eine Liste von Kandidaten topologischer Invarianten von vermutlich existierenden dreidimensionalen Calabi-Yau Variet"aten mit $h^{1,1}=1$.

Symplectic Representation of a Braid Group on 3-Sheeted Covers of the Riemann Sphere

We define Picard cycles on each smooth three-sheeted Galois cover C of the Riemann sphere. The moduli space of all these algebraic curves is a nice Shimura surface, namely a symmetric quotient of the projective plane uniformized by the complex two-dimensional unit ball. We show that all Picard cycles on C form a simple orbit of the Picard modular group of Eisenstein numbers. The proof uses a special surface classification in connection with the uniformization of a classical Picard-Fuchs system. It yields an explicit symplectic representation of the braid groups (coloured or not) of four strings.

Perturbations of Systems Describing the Motion of a Particle in Central Fields

The present paper deals with the KAM-theory conditions for systems describing the motion of a particle in central field.

A NEW PROOF OF OKAJI'S THEOREM FOR A CLASS OF SUM OF SQUARES OPERATORS

Let P be a linear partial differential operator with analytic coefficients. We assume that P is of the form ""sum of squares"", satisfying Hormander's bracket condition. Let q be a characteristic point; for P. We assume that q lies on a symplectic Poisson stratum of codimension two. General results of Okaji Show that P is analytic hypoelliptic at q. Hence Okaji has established the validity of Treves' conjecture in the codimension two case. Our goal here is to give a simple, self-contained proof of this fact.

COMPLETE ISOMORPHIC CLASSIFICATIONS OF SOME SPACES OF COMPACT OPERATORS

This paper is a continuation and a complement of our previous work on isomorphic classification of some spaces of compact operators. We improve the main result concerning extensions of the classical isomorphic classification of the Banach spaces of continuous functions on ordinals. As an application, fixing an ordinal a and denoting by X(xi), omega(alpha) <= xi < omega(alpha+1), the Banach space of all X-valued continuous functions defined in the interval of ordinals [0,xi] and equipped with the supremum, we provide complete isomorphic classifications of some Banach spaces K(X(xi),Y(eta)) of compact operators from X(xi) to Y(eta), eta >= omega. It is relatively consistent with ZFC (Zermelo-Fraenkel set theory with the axiom of choice) that these results include the following cases: 1.X* contains no copy of c(0) and has the Mazur property, and Y = c(0)(J) for every set J. 2. X = c(0)(I) and Y = l(q)(J) for any infinite sets I and J and 1 <= q < infinity. 3. X = l(p)(I) and Y = l(q)(J) for any infinite sets I and J and 1 <= q < p < infinity.

ON ISOMORPHIC CLASSIFICATIONS OF SPACES OF COMPACT OPERATORS

We prove an extension of the classical isomorphic classification of Banach spaces of continuous functions on ordinals. As a consequence, we give complete isomorphic classifications of some Banach spaces K(X,Y(n)), eta >= omega, of compact operators from X to Y(eta), the space of all continuous Y-valued functions defined in the interval of ordinals [1, eta] and equipped with the supremum norm. In particular, under the Continuum Hypothesis, we extend a recent result of C. Samuel by classifying, up to isomorphism, the spaces K(X(xi), c(0)(Gamma)(eta)), where omega <= xi < omega(1,) eta >= omega, Gamma is a countable set, X contains no complemented copy of l(1), X* has the Mazur property and the density character of X** is less than or equal to N(1).

Pseudodifferential operators with C*-algebra-valued symbols: Abstract characterizations

Given a separable unital C*-algebra C with norm parallel to center dot parallel to, let E-n denote the Banach-space completion of the C-valued Schwartz space on R-n with norm parallel to f parallel to(2)=parallel to < f, f >parallel to(1/2), < f, g >=integral f(x)* g(x)dx. The assignment of the pseudodifferential operator A=a(x,D) with C-valued symbol a(x,xi) to each smooth function with bounded derivatives a is an element of B-C(R-2n) defines an injective mapping O, from B-C(R-2n) to the set H of all operators with smooth orbit under the canonical action of the Heisenberg group on the algebra of all adjointable operators on the Hilbert module E-n. In this paper, we construct a left-inverse S for O and prove that S is injective if C is commutative. This generalizes Cordes' description of H in the scalar case. Combined with previous results of the second author, our main theorem implies that, given a skew-symmetric n x n matrix J and if C is commutative, then any A is an element of H which commutes with every pseudodifferential operator with symbol F(x+J xi), F is an element of B-C(R-n), is a pseudodifferential operator with symbol G(x - J xi), for some G is an element of B-C(R-n). That was conjectured by Rieffel.

ON SPACES OF COMPACT OPERATORS ON C(K, X) SPACES

This paper concerns the spaces of compact operators kappa(E,F), where E and F are Banach spaces C([1, xi], X) of all continuous X-valued functions defined on the interval of ordinals [1, xi] and equipped with the supremun norm. We provide sufficient conditions on X, Y, alpha, beta, xi and eta, with omega <= alpha <= beta < omega 1 for the following equivalence: (a) kappa(C([1, xi], X), C([1, alpha], Y)) is isomorphic to kappa(C([1,eta], X), C([1, beta], Y)), (b) beta < alpha(omega). In this way, we unify and extend results due to Bessaga and Pelczynski (1960) and C. Samuel (2009). Our result covers the case of the classical spaces X = l(p) and Y = l(q) with 1 < p, q < infinity.

Eigenvalues of Casimir operators for gl(m/infinity)

A full set of Casimir operators for the Lie superalgebra gl(m/infinity) is constructed and shown to be well defined in the category O-FS generated by the highest-weight irreducible representations with only a finite number of non-zero weight components. The eigenvalues of these Casimir operators are determined explicitly in terms of the highest weight. Characteristic identities satisfied by certain (infinite) matrices with entries from gl(m/infinity) are also determined.

Level-one highest weight representations of U-q[g1(1 vertical bar 1)] and associated vertex operators

We study the level-one irreducible highest weight representations of U-q[gl(1\1)] and associated q-vertex operators. We obtain the exchange relations satisfied by these vertex operators. The characters and supercharacters associated with these irreducible representations are calculated'. (C) 2000 Published by Elsevier Science B.V. All rights reserved.

Risk management for scuba diving operators on Australia's Great Barrier Reef

Australia's Great Barrier Reef is one of the world's most popular scuba diving destinations. Unfortunately, a series of recent diving injuries and deaths has tarnished the region's safety record. In particular, media attention surrounding the disappearance of American divers Thomas and Eileen Lonergan has focused attention on dive operators' legal responsibilities and the consequences of failing to discharge their duty of care to customers. This paper briefly examines the relevant Australian law for recreational diving operations, and reviews risk management strategies that may reduce or prevent the occurrence of future problems. (C) 2000 Elsevier Science Ltd. All rights reserved.