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Wir haben uns mit der Leitfähigkeitsdynamik von Barium-Natrium-Niobat-Kristallen (BSN-Kristallen) auseinandergesetzt und haben verschiedene Untersuchungen zum Themenkreis Lyapunov-Exponenten anhand von experimentellen BSN-Zeitreihen durchgeführt. Als einen typischen größten Lyapunov-Exponenten von chaotischen BSN-Zuständen erhalten wir Werte in der Größenordnung von 0.1 / s. Der Maximalwert entspricht ca. 3.5 bits pro Attraktorumlauf. Wir beobachten für die Mehrzahl der chaotische BSN-Zustände entlang der unersuchten Ruelle-Takens-Newhouse-Route (RTN-Route) zwei positive Lyapunov-Exponenten mit einem schmalen Übergangsbereich in dem wir nur einen positiven Lyapunov-Exponenten erkennen. Diesen Befund interpretieren wir als eine kompleer werdende Dynamik mit wachsender Stromstärke durch den Kristall, die wir auch durch eine kompliziertere Attraktorstruktur der BSN-Zustände entlang der RTN-Route ins Chaos bestätigen können. Die Abschätzung von Lyapunov-Exponenten der BSN-Zustände entlang der RTN-Route bestätigen die meisten der Ergebnisse, die wir bisher mit anderen Verfahren erhalten haben. Die Kolmogorov-Entropie K1 die wir mit Gleichung (5) aus den positiven Lyapunov-Exponenten bestimmen, ist allerdings um etwa einen Faktor vier kleiner als Abschätzungen der Entropie K2, die sich aus Korrelationsbetrachtungen in vorangegangenen Untersuchungen ergeben haben. Durch die Untersuchungen zu lokalisierten Lyapunov-Exponenten erhalten wir eine detailliertere Beschreibung der BSN-Dynamik im rekonstruierten Ersatz-Phasenraum. Wir erkennen an verschiedenen Beispielen, daß die Attraktoren von BSN-Zuständen entlang der RTN-Route durch mindestens einen markanten Bereich mit großen positiven lokalisierten Lyapunov-Exponeten ausgezeichnet sind. Bezüglich der Variation der Attraktoren entlang der RTN-Route beobachten wir, wie sich bevorzugt diese Bereiche in ihrer Form verändern. Die chaotischen Zustände sind durch eine Attraktorregion ausgezeichnet, die einen sichtbar größeren lokalisierten Lyapunov-Exponenten besitzt, als die restlichen Gebiete. Wir führen diese Beobachtung auf das lokale Aufbrechen eines 2-Frequenz-Torus zurück und können diese Vermutung durch Untersuchungen zu einem chaotischen Zustand aus der RTN-Route belegen. Die Simulationsergebnisse zur BSN-Modellgleichung zeigen, daß die Gleichung innerhalb der untersuchten Parameterbereiche kein chaotisches Verhalten generiert. Die aus experimentellen Daten angepaßten Parametervektoren ->k deuten darauf hin, daß die Lösungen periodische Inseln in einer Fixpunktlandschaft darstellen. Mit den entwickelten Methoden zur Bestimmung von Lyapunov-Exponenten aus Delay-Differentialgleichungen stellen wir die Grundlage bereit, um zukünftige Untersuchungen an gekoppelten Modellgleichungen durchführen zu können.
In der vorliegenden Arbeit beschäftigen wir uns mit der Frage, wie ein Regler für ein hochdimensionales physikalisch/technisches System strukturiert und optimiert werden soll. Diesbezüglich untersuchen wir einen neuen Ansatz, welcher versucht, Regel-Mechanismen des ökonomischen Marktes und Lern-Prozesse mit in den Regler einzubauen. Um eine anschauliche Vorstellung von der Wirkung des Reglers zu erhalten, wenden wir diesen auf ein einfaches physikalisches Model an, eine an ihren Enden eingespannte eindimensionale Federkette. Wir implementieren das Model auf einem Rechner und simulieren den Einfluß des Regelverfahrens auf die Bewegung der Kette. Dabei beschränken wir uns auf den Grenzfall kleiner Amplituden, um das System im Rahmen einer näherungsweise linearen Dynamik beschreiben zu können. Mit Hilfe eines schwachen destabilisierenden Zusatzpotentials erreichen wir, daß die niedrigen Eigenmoden der schwingenden Kette instabil werden und die ausgestreckte Kette eine instabile Gleichgewichtslage darstellt. Wir stellen uns die Aufgabe, diese unter Verwendung des Reglers zu stabilisieren. Anhand des Modells untersuchen wir den Einfluß verschiedener Anfangsbedingungen der Kette, den Einfluß der Markt-Regelung, den Einfluß verschiedener Kommunikationsstrukturen und den Einfluß des Lernverfahrens auf die Wirksamkeit und die Robustheit des Regelprozesses. Als wichtigstes Ergebnis erkennen wir, daß die Regelung mit dem Markt robuster im Vergleich mit der Regelung ohne Markt ist, aber im allgemeinen einen höheren Regel-Energieaufwand aufweist. Untersuchungen anhand des Lernverfahrens ergeben, daß sich das Lernen der Markt- und der Kommunikationsstruktur kombinieren läßt und dadurch die Wirksamkeit der Regelung gegen über der Verwendung von nur einem der beiden Lern-Ansätze erhöht werden kann. Unsere Ergebnisse zeigen, daß sich das Markt-Konzept vollständig auf den gegebenen technischen Regelprozeß übertragen läßt. In der Diskussion der Ergebnisse führen wir die erhöhte Robustheit und den erhöhten Energieaufwand der Markt-Regelung auf eine indirekte, nichtlineare Kopplung der Regeleinheiten zurück, die der Markt-Mechanismus in den Regelprozeß einführt. Die Nichtlinearität bewirkt, daß die von dem Regler bestimmten Regelkräfte bei kleinen Kontrollfehlern relativ größer sind als bei großen Kontrollfehlern. Daduch ist der Energieaufwand der Markt-Regelung bei kleinen Kontrollfehlern gegenüber der Regelung ohne Markt erhöht. Der Regler ist damit in der Lage, die Kette auch bei dem Ausfall einer Regeleinheit zu stabilisieren, da ausreichend große Regelkräfte durch die verbleibenden Regeleinheiten ausgeübt werden. Die Kopplung von benachbarten Massenpunkten durch Federn unterstützt die Robustheit der Regelung in dem untersuchten Ketten-Modell, da die Kopplung dazu führt, daß die Massenpunkte eine zur instabilen Gleichgewichtslage rücktreibende Kraft erfahren und dadurch in den Bereich von kleinen Kontrollfehlern und relativ hohen Regelkräften gelangen. Am Ende der Diskussion gehen wir kurz auf mögliche Anwendungen der gewonnen Ergebnisse ein. Dabei haben wir besonders technische Regelprozesse im Sinne von Smart Matter (intelligente Bauteile) im Auge.
Folding of G-protein coupled receptors (GPCRs) according to the two-stage model (Popot, J. L., and Engelman, D. M. (1990) Biochemistry 29, 4031–4037) is postulated to proceed in 2 steps: partitioning of the polypeptide into the membrane followed by diffusion until native contacts are formed. Herein we investigate conformational preferences of fragments of the yeast Ste2p receptor using NMR. Constructs comprising the first, the first two, and the first three transmembrane (TM) segments, as well as a construct comprising TM1–TM2 covalently linked to TM7 were examined. We observed that the isolated TM1 does not form a stable helix nor does it integrate well into the micelle. TM1 is significantly stabilized upon interaction with TM2, forming a helical hairpin reported previously (Neumoin, A., Cohen, L. S., Arshava, B., Tantry, S., Becker, J. M., Zerbe, O., and Naider, F. (2009) Biophys. J. 96, 3187–3196), and in this case the protein integrates into the hydrophobic interior of the micelle. TM123 displays a strong tendency to oligomerize, but hydrogen exchange data reveal that the center of TM3 is solvent exposed. In all GPCRs so-far structurally characterized TM7 forms many contacts with TM1 and TM2. In our study TM127 integrates well into the hydrophobic environment, but TM7 does not stably pack against the remaining helices. Topology mapping in microsomal membranes also indicates that TM1 does not integrate in a membrane-spanning fashion, but that TM12, TM123, and TM127 adopt predominantly native-like topologies. The data from our study would be consistent with the retention of individual helices of incompletely synthesized GPCRs in the vicinity of the translocon until the complete receptor is released into the membrane interior.
First measurements of hadron(h)−Λ azimuthal angular correlations in p−Pb collisions at sNN−−−√ = 5.02 TeV using the ALICE detector at the LHC are presented. These correlations are used to separate the production of associated Λ baryons into three different kinematic regions, namely those produced in the direction of the trigger particle (near-side), those produced in the opposite direction (away-side), and those whose production is uncorrelated with the jet-axis (underlying event). The per-trigger associated Λ yields in these regions are extracted, along with the near- and away-side azimuthal peak widths, and the results are studied as a function of associated particle pT and event multiplicity. Comparisons with the DPMJET event generator and previous measurements of the ϕ(1020) meson are also made. The final results indicate that strangeness production in the highest multiplicity p−Pb collisions is enhanced relative to low multiplicity collisions in the jet-like regions, as well as the underlying event. The production of Λ relative to charged hadrons is also enhanced in the underlying event when compared to the jet-like regions. Additionally, the results hint that strange quark production in the away-side of the jet is modified by soft interactions with the underlying event.
Measurements of (anti)deuteron and (anti)3He production in the rapidity range |y|< 0.5 as a function of the transverse momentum and event multiplicity in Xe−Xe collisions at a center-of-mass energy per nucleon−nucleon pair of sNN−−−√ = 5.44 TeV are presented. The coalescence parameters B2 and B3 are measured as a function of the transverse momentum per nucleon. The ratios between (anti)deuteron and (anti)3He yields and those of (anti)protons and pions are reported as a function of the mean charged-particle multiplicity density, and compared with two implementations of the statistical hadronization model (SHM) and with coalescence predictions. The elliptic flow of (anti)deuterons is measured for the first time in Xe−Xe collisions and shows features similar to those already observed in Pb−Pb collisions, i.e., the mass ordering at low transverse momentum and the meson−baryon grouping at intermediate transverse momentum. The production of nuclei is particularly sensitive to the chemical freeze-out temperature of the system created in the collision, which is extracted from a grand-canonical-ensemble-based thermal fit, performed for the first time including light nuclei along with light-flavor hadrons in Xe−Xe collisions. The extracted chemical freeze-out temperature Tchem = (154.2 ± 1.1) MeV in Xe−Xe collisions is similar to that observed in Pb−Pb collisions and close to the crossover temperature predicted by lattice QCD calculations.
The production of K∗(892)± meson resonance is measured at midrapidity (|y|<0.5) in Pb-Pb collisions at sNN−−−√=5.02 TeV using the ALICE detector at the LHC. The resonance is reconstructed via its hadronic decay channel K∗(892)±→K0Sπ±. The transverse momentum distributions are obtained for various centrality intervals in the pT range of 0.4-16 GeV/c. The reported measurements of integrated yields, mean transverse momenta, and particle yield ratios are consistent with previous ALICE measurements for K∗(892)0. The pT-integrated yield ratio 2K∗(892)±/(K++K−) in central Pb-Pb collisions shows a significant suppression (9.3σ) relative to pp collisions. Thermal model calculations overpredict the particle yield ratio. Although both simulations consider the hadronic phase, only HRG-PCE accurately represents the measurements, whereas MUSIC+SMASH tends to overpredict them. These observations, along with the kinetic freeze-out temperatures extracted from the yields of light-flavored hadrons using the HRG-PCE model, indicate a finite hadronic phase lifetime, which increases towards central collisions. The pT-differential yield ratios 2K∗(892)±/(K++K−) and 2K∗(892)±/(π++π−) are suppressed by up to a factor of five at pT<2 GeV/c in central Pb-Pb collisions compared to pp collisions at s√= 5.02 TeV. Both particle ratios and are qualitatively consistent with expectations for rescattering effects in the hadronic phase. The nuclear modification factor shows a smooth evolution with centrality and is below unity at pT>8 GeV/c, consistent with measurements for other light-flavored hadrons. The smallest values are observed in most central collisions, indicating larger energy loss of partons traversing the dense medium.
The production of K∗(892)± meson resonance is measured at midrapidity (|y|<0.5) in Pb-Pb collisions at sNN−−−√=5.02 TeV using the ALICE detector at the LHC. The resonance is reconstructed via its hadronic decay channel K∗(892)±→K0Sπ±. The transverse momentum distributions are obtained for various centrality intervals in the pT range of 0.4-16 GeV/c. The reported measurements of integrated yields, mean transverse momenta, and particle yield ratios are consistent with previous ALICE measurements for K∗(892)0. The pT-integrated yield ratio 2K∗(892)±/(K++K−) in central Pb-Pb collisions shows a significant suppression (9.3σ) relative to pp collisions. Thermal model calculations overpredict the particle yield ratio. Although both simulations consider the hadronic phase, only HRG-PCE accurately represents the measurements, whereas MUSIC+SMASH tends to overpredict them. These observations, along with the kinetic freeze-out temperatures extracted from the yields of light-flavored hadrons using the HRG-PCE model, indicate a finite hadronic phase lifetime, which increases towards central collisions. The pT-differential yield ratios 2K∗(892)±/(K++K−) and 2K∗(892)±/(π++π−) are suppressed by up to a factor of five at pT<2 GeV/c in central Pb-Pb collisions compared to pp collisions at s√= 5.02 TeV. Both particle ratios and are qualitatively consistent with expectations for rescattering effects in the hadronic phase. The nuclear modification factor shows a smooth evolution with centrality and is below unity at pT>8 GeV/c, consistent with measurements for other light-flavored hadrons. The smallest values are observed in most central collisions, indicating larger energy loss of partons traversing the dense medium.
The total charm-quark production cross section per unit of rapidity dσ(cc)/dy, and the fragmentation fractions of charm quarks to different charm-hadron species f(c → hc), are measured for the first time in p–Pb collisions at √sNN = 5.02 TeV at midrapidity (−0.96 < y < 0.04 in the centre-ofmass frame) using data collected by ALICE at the CERN LHC. The results are obtained based on all the available measurements of prompt production of ground-state charm-hadron species: D0, D+,D+s, and J/ψ mesons, and Λ+cand Ξ0cbaryons. The resulting cross section is dσ(cc)/dy = 219.6±6.3 (stat.)+10.5−11.8(syst.)+7.6−2.9(extr.)±5.4 (BR)±4.6 (lumi.)±19.5 (rapidity shape) +15.0 (Ω0c) mb, which is consistent with a binary scaling of pQCD calculations from pp ollisions. The measured fragmentation fractions are compatible with those measured in pp collisions at √s = 5.02 and 13 TeV, showing an increase in the relative production rates of charm baryons with respect to charm mesons in pp and p–Pb collisions compared with e+e − and e−p collisions. The pT-integrated nuclear modification factor of charm quarks, RpPb(cc) = 0.91±0.04 (stat.) +0.08 −0.09 (syst.) +0.04 −0.03 (extr.)±0.03 (lumi.), is found to be consistent with unity and with theoretical predictions including nuclear modifications of the parton distribution functions.
The production cross section of inclusive isolated photons has been measured by the ALICE experiment at the CERN LHC in pp collisions at centre-of-momentum energy of s√=13 TeV collected during the LHC Run 2 data-taking period. The measurement is performed by combining the measurements of the electromagnetic calorimeter EMCal and the central tracking detectors ITS and TPC, covering a pseudorapidity range of |ηγ|<0.67 and a transverse momentum range of 7<pγT<200 GeV/c. The result extends to lower pγT and xγT=2pγT/s√ ranges, the lowest xγT of any isolated photon measurements to date, extending significantly those measured by the ATLAS and CMS experiments towards lower pγT at the same collision energy with a small overlap between the measurements. The measurement is compared with next-to-leading order perturbative QCD calculations and the results from the ATLAS and CMS experiments as well as with measurements at other collision energies. The measurement and theory prediction are in agreement with each other within the experimental and theoretical uncertainties.