Дисертації з теми "Far-from-equilibrium dynamics"
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Hoogeveen, Marianne Lotje. "Far from equilibrium : dynamics of entanglement and fluctuations." Thesis, King's College London (University of London), 2017. https://kclpure.kcl.ac.uk/portal/en/theses/far-from-equilibrium(32143fd4-0913-4398-87b8-b6c1c5b23413).html.
Повний текст джерелаBlunt, Matthew Oliver. "Far-from-equilibrium nanoparticle assemblies : patterns, transport and dynamics." Thesis, University of Nottingham, 2007. http://eprints.nottingham.ac.uk/13112/.
Повний текст джерелаCarroll, Jacob Alexander. "Examining the Dynamics of Biologically Inspired Systems Far From Equilibrium." Diss., Virginia Tech, 2019. http://hdl.handle.net/10919/89103.
Повний текст джерелаDoctor of Philosophy
Non-equilibrium systems have no set method of analysis, and a wide array of dynamics can be present in such systems. In this work we present three very different non-equilibrium models, inspired by biological systems and phenomena, that we analyze through computational means to showcase both the range of dynamics encompassed by these systems, as well as various techniques used to analyze them. The first system we model is a surface plasmon resonance (SPR) cell, a device used to determine the binding rates between various species of chemicals. We simulate the SPR cell and compare these computational results with a mean-field approximation, and find that such a simplification fails for a wide range of reaction rates that have been observed between different species of chemicals. Specifically, the mean-field approximation places limits on the possible resolution of the measured rates, and such an analysis fails to capture very fast dynamics between chemicals. The second system we analyzed is an avalanching neural network that models cascading neural activity seen in monkeys, rats, and humans. We used a model devised by Lombardi, Herrmann, de Arcangelis et al. to simulate this system and characterized its behavior as the fraction of inhibitory neurons was changed. At low fractions of inhibitory neurons we observed epileptic-like behavior in the system, as well as extended tails in the avalanche strength and duration distributions, which dominate the system in this regime. We also observed how the connectivity of these networks evolved under the effects of different inhibitory fractions, and found the high fractions of inhibitory neurons cause networks to evolve more sparsely, while networks with low fractions maintain their initial connectivity. We demonstrated two strategies to control the extreme avalanches present at low inhibitory fractions through either the random or targeted disabling of neurons. The final system we present is a sparsely encoding convolutional neural network, a computational system inspired by the human visual cortex that has been engineered to reconstruct images inputted into the network using a series of “patterns” learned from previous images as basis elements. The network attempts to do so “sparsely,” so that the fewest number of neurons are used. Such systems are often used for denoising tasks, where noisy or fragmented images are reconstructed. We observed a minimum in this denoising error as the fraction of active neurons was varied, and observed the depth and location of this minimum to obey finite-size scaling laws that suggest the system is undergoing a second-order phase transition. We can use these finite-size scaling relations to further optimize this system by tuning it to the critical point for any given system size.
Houston, Peter Henry Robert. "On the behaviour of nanoscale fluid samples far from equilibrium." Thesis, University of Reading, 2000. http://ethos.bl.uk/OrderDetails.do?uin=uk.bl.ethos.312120.
Повний текст джерелаWolfson, Johanna Wendlandt. "Single-shot spectroscopy of solid-state photoinduced dynamics far from equilibrium." Thesis, Massachusetts Institute of Technology, 2013. http://hdl.handle.net/1721.1/82327.
Повний текст джерелаCataloged from PDF version of thesis.
Includes bibliographical references (p. 245-252).
Ultrafast single-shot spectroscopy was developed and improved as a method to observe photoinduced dynamics far from equilibrium. The method was then employed to illuminate material dynamics in platinum-halide quasi-one-dimensional chain compounds (PtI) and in the semimetal bismuth. Both material systems exhibit strongly coupled energetic modes; as a result, their study under laser pulse excitation offers the opportunity to explore the same processes that underlie their unique properties. Our measurements have pushed the photoinduced study of these materials to new extremes toward a better understanding of material response and control far from equilibrium. In this thesis, the single-shot method is introduced and analyzed, and measurements on PtI and bismuth are presented and discussed. Collectively, the measurements offer a view into how materials with strong electron-phonon coupling respond to photoexcitation across dimension, timescale, and excitation density. Dimensionality is explored qualitatively between the PtI chain sample and bismuth samples of varying thickness. The time evolution upon laser excitation is monitored from the instantaneous response out to several hundred picoseconds. The photoexcitation itself is varied from weak (corresponding to most published literature on both materials) to very strong (exceeding the thresholds for visualizing dynamics with conventional methods). We describe our results in the context of material dynamics on the microscale and propose future directions. New dynamics were observed in PtI chains that suggest long-lived structural and electronic states under high irradiation. The possibility of collective structural rearrangement with a long lifetime is proposed. In bismuth, high photoexcitation measurements traversed the material's potential energy surface along the coordinate of structural distortion. We report control of the excitation-dependent photoinduced phase by dimensional constraint, as well as ballistic transport effects that govern this interplay. This research enables future advancements on two fronts. The instrumental developments enable visualization of irreversible events for a wider range of materials. The physical insights gained for the materials studied here characterize key processes pertinent to technological applications and off insights that may govern behavior far from equilibrium for broader classes of materials.
by Johanna Wendlandt Wolfson.
Ph.D.
Dziekan, Piotr. "Dynamics of far-from-equilibrium chemical systems : microscopic and mesoscopic approaches." Thesis, Paris 6, 2014. http://www.theses.fr/2014PA066402/document.
Повний текст джерелаMany nonlinear systems under non-equilibrium conditions are highly sensitive to internal fluctuations. In this dissertation, stochastic effects in some generic reaction-diffusion models are studied using two approaches of different precision. In the mesoscopic approach, evolution of the system is governed by the master equation, which can be solved numerically or used to set up kinetic Monte Carlo simulations. On the microscopic level, particle computer simulations are used. These two stochastic approaches are compared with deterministic, macroscopic reaction-diffusion equations.In the Introduction, key information about the different approaches is presented, together with basics of nonlinear systems and a presentation of numerical algorithms used.The first part of the Results chapter is devoted to studies on reaction-induced perturbation of particle velocity distributions in models of bistability and wave front propagation. A master equation including this perturbation is presented and compared with microscopic simulations.The second part of the Results deals with pattern formation in reaction-diffusion systems in the context of developmental biology. A method for simulating Turing patternsat the microscopic level using the direct simulation Monte Carlo algorithm is developed. Then, experiments consisting of perturbing segmentation of vertebrate embryo’s bodyaxis are explained using the Turing mechanism. Finally, a different possible mechanism of body axis segmentation, the “clock and wavefront” model, is formulated as a reaction-diffusion model
Piñeiro, Orioli Asier [Verfasser], and Jürgen [Akademischer Betreuer] Berges. "Quantum dynamics and universality far from equilibrium / Asier Piñeiro Orioli ; Betreuer: Jürgen Berges." Heidelberg : Universitätsbibliothek Heidelberg, 2018. http://d-nb.info/117738406X/34.
Повний текст джерелаFritschi, Sebastian [Verfasser]. "Event-driven Brownian dynamics simulations of two-dimensional fluids far from equilibrium / Sebastian Fritschi." Konstanz : Bibliothek der Universität Konstanz, 2018. http://d-nb.info/1159880484/34.
Повний текст джерелаTsutsui, Shoichiro. "Parametric instabilities of the Yang-Mills field and far-from-equilibrium dynamics of overpopulated bosons." 京都大学 (Kyoto University), 2017. http://hdl.handle.net/2433/225398.
Повний текст джерелаErne, Sebastian Anton [Verfasser], and Thomas [Akademischer Betreuer] Gasenzer. "Far-From-Equilibrium Quantum Many-Body Systems: From Universal Dynamics to Statistical Mechanics / Sebastian Anton Erne ; Betreuer: Thomas Gasenzer." Heidelberg : Universitätsbibliothek Heidelberg, 2018. http://d-nb.info/1177252805/34.
Повний текст джерелаSchmitt, Markus [Verfasser], Stefan [Akademischer Betreuer] Kehrein, Stefan [Gutachter] Kehrein, Reiner [Gutachter] Kree, and Martin [Gutachter] Eckstein. "Dynamics of isolated quantum many-body systems far from equilibrium / Markus Schmitt ; Gutachter: Stefan Kehrein, Reiner Kree, Martin Eckstein ; Betreuer: Stefan Kehrein." Göttingen : Niedersächsische Staats- und Universitätsbibliothek Göttingen, 2018. http://d-nb.info/1151398926/34.
Повний текст джерелаSchmitt, Markus Verfasser], Stefan [Akademischer Betreuer] [Kehrein, Stefan [Gutachter] Kehrein, Reiner [Gutachter] Kree, and Martin [Gutachter] Eckstein. "Dynamics of isolated quantum many-body systems far from equilibrium / Markus Schmitt ; Gutachter: Stefan Kehrein, Reiner Kree, Martin Eckstein ; Betreuer: Stefan Kehrein." Göttingen : Niedersächsische Staats- und Universitätsbibliothek Göttingen, 2018. http://d-nb.info/1151398926/34.
Повний текст джерелаSchmied, Christian-Marcel [Verfasser], and Thomas [Akademischer Betreuer] Gasenzer. "Universal scaling dynamics at non-thermal fixed points in multi-component Bose gases far from equilibrium / Christian-Marcel Schmied ; Betreuer: Thomas Gasenzer." Heidelberg : Universitätsbibliothek Heidelberg, 2020. http://d-nb.info/1212729404/34.
Повний текст джерелаPark, Hyunhang. "Spin Systems far from Equilibrium: Aging and Dynamic Phase Transition." Diss., Virginia Tech, 2013. http://hdl.handle.net/10919/19323.
Повний текст джерелаPh. D.
Geier, Kevin Thomas. "Probing Dynamics and Correlations in Cold-Atom Quantum Simulators." Doctoral thesis, Università degli studi di Trento, 2022. http://hdl.handle.net/11572/351120.
Повний текст джерелаI simulatori quantistici ad atomi freddi offrono possibilità uniche per preparare, manipolare e sondare sistemi quantistici a molti corpi. Tuttavia, nonostante l'alto livello di controllo raggiunto negli esperimenti moderni, non tutte le osservabili di interesse sono facilmente accessibili. Lo scopo di questa tesi è quello di stabilire protocolli per misurare delle proprietà statiche e dinamiche dei sistemi quantistici attualmente inaccessibili. La fattibilità sperimentale di questi schemi è illustrata mediante simulazioni numeriche per applicazioni rilevanti nella fisica a molti corpi e nella simulazione quantistica. In particolare, introduciamo un metodo generale per misurare le correlazioni dinamiche basato su una risposta lineare non hermitiana. Ciò consente test imparziali della famosa relazione fluttuazione-dissipazione come sonda di termalizzazione in sistemi quantistici isolati. Inoltre, sviluppiamo tecniche basate su ancilla per la misura di correnti e correlazioni di corrente, consentendo la caratterizzazione della materia quantistica fortemente correlata. Un'altra applicazione è orientata a rivelare l'impronta della supersolidità nei gas Bose con accoppiamento spin-orbita eccitando il corrispondente modo di Goldstone. Infine, esploriamo uno scenario per la simulazione quantistica della dinamica di riscaldamento post-inflazione modulando parametricamente un gas Bose e portandolo nel regime della dinamica universale lontana dall'equilibrio. I protocolli presentati si applicano anche ad altre piattaforme di simulazione quantistica analogica e aprono quindi applicazioni promettenti nel campo della scienza e della tecnologia quantistica.
Quantensimulatoren auf Basis ultrakalter Atome eröffnen einzigartige Möglichkeiten zur Präparation, Manipulation und Untersuchung von Quanten-Vielteilchen-Systemen. Trotz des hohen Maßes an Kontrolle in modernen Experimenten sind jedoch nicht alle interessanten Observablen auf einfache Weise zugänglich. Ziel dieser Arbeit ist es, Protokolle zur Messung aktuell nur schwer erfassbarer statischer und dynamischer Eigenschaften von Quantensystemen zu etablieren. Die experimentelle Realisierbarkeit dieser Verfahren wird durch numerische Simulationen anhand relevanter Anwendungen in der Vielteilchenphysik und Quantensimulation veranschaulicht. Insbesondere wird eine allgemeine Methode zur Messung dynamischer Korrelationen basierend auf der linearen Antwort auf nicht-hermitesche Störungen vorgestellt. Diese ermöglicht unabhängige Tests des berühmten Fluktuations-Dissipations-Theorems als Indikator der Thermalisierung isolierter Quantensysteme. Darüber hinaus werden Verfahren zur Messung von Strömen und Strom-Korrelationen mittels Kopplung an einen Hilfszustand entwickelt, welche die Charakterisierung stark korrelierter Quantenmaterie erlauben. Eine weitere Anwendung zielt auf die Enthüllung spezifischer Merkmale von Supersolidität in Spin-Bahn-gekoppelten Bose-Einstein-Kondensaten ab, indem die relevanten Goldstone-Moden angeregt werden. Schließlich wird ein Szenario zur Quantensimulation post-inflationärer Thermalisierungsdynamik durch die parametrische Anregung eines Bose-Gases in das Regime universeller Dynamik fern des Gleichgewichts erschlossen. Die dargestellten Protokolle lassen sich auch auf andere Plattformen für analoge Quantensimulation übertragen und eröffnen damit vielversprechende Anwendungen auf dem Gebiet der Quantentechnologie.
Xu, Mu. "Spatiotemporal Chaos in Large Systems Driven Far-From-Equilibrium: Connecting Theory with Experiment." Diss., Virginia Tech, 2017. http://hdl.handle.net/10919/79499.
Повний текст джерелаPh. D.
Massie, Thomas Michael. "Dynamic behavior of phytoplankton populations far from steady state : chemostat experiments and mathematical modeling." Phd thesis, Universität Potsdam, 2011. http://opus.kobv.de/ubp/volltexte/2012/5810/.
Повний текст джерелаDie Natur unterliegt ständigen Veränderungen und befindet sich nur vermeintlich in einem Gleichgewicht. Umweltparameter wie Temperatur, Luftfeuchtigkeit oder Sonneneinstrahlung schwanken auf einer Zeitskala von Sekunden bis Jahrmillionen und beinhalten teils beträchtliche Unterschiede. Mit diesen Umweltveränderungen müssen sich Arten als Teil eines Ökosystems auseinandersetzen. Für Ökologen ist interessant, wie sich individuelle Reaktionen auf die Umweltveränderungen im dynamischen Verhalten einer ganzen Population bemerkbar machen und ob deren Verhalten vorhersagbar ist. Der Demografie einer Population kommt hierbei eine entscheidende Rolle zu, da sie das Resultat von Wachstums- und Sterbeprozessen darstellt. Eben jene Prozesse werden von der Umwelt maßgeblich beeinflusst. Doch wie genau beeinflussen Umweltveränderungen das Verhalten ganzer Populationen? Wie sieht das vorübergehende, transiente Verhalten aus? Als Resultat von Umwelteinflüssen bilden sich in Populationen sogenannte Kohorten, hinsichtlich der Zahl an Individuen überproportional stark vertretene Alters- oder Größenklassen. Sterben z.B. aufgrund eines außergewöhnlich harten Winters, die alten und jungen Individuen einer Population, so besteht diese anschließend hauptsächlich aus Individuen mittleren Alters. Sie wurde sozusagen synchronisiert. Eine solche Populationen neigt zu regelmäßigen Schwankungen (Oszillationen) in ihrer Dichte, da die sich abwechselnden Phasen der individuellen Entwicklung und der Reproduktion nun von einem Großteil der Individuen synchron durchschritten werden. D.h., mal wächst die Population und mal nimmt sie entsprechend der Sterblichkeit ab. In Experimenten mit Phytoplankton-Populationen konnte ich zeigen, dass dieses oszillierende Verhalten mit dem in der Physik gebräuchlichen Konzept der Synchronisation beschrieben werden kann. Synchrones Verhalten ist eines der verbreitetsten Phänomene in der Natur und kann z.B. in synchron schwingenden Brücken, als auch bei der Erzeugung von Lasern oder in Form von rhythmischem Applaus auf einem Konzert beobachtet werden. Wie stark die Schwankungen sind, hängt dabei sowohl von der Stärke der Umweltveränderung als auch vom demografischen Zustand der Population vor der Veränderung ab. Zwei Populationen, die sich in verschiedenen Habitaten aufhalten, können zwar gleich stark von einer Umweltveränderung beeinflusst werden. Die Reaktionen im anschließenden Verhalten können jedoch äußerst unterschiedlich ausfallen, wenn sich die Populationen zuvor in stark unterschiedlichen demografischen Zuständen befanden. Darüber hinaus treten bestimmte, für das Verhalten einer Population relevante Mechanismen überhaupt erst in Erscheinung, wenn sich die Umweltbedingungen ändern. So fiel in Experimenten beispielsweise die Populationsdichte um rund 50 Prozent ab nachdem sich die Ressourcenverfügbarkeit verdoppelte. Der Grund für dieses gegenintuitive Verhalten konnte mit der erhöhten Aufnahme von Ressourcen erklärt werden. Damit verbessert eine Algenzelle zwar die eigene Konstitution, jedoch verzögert sich dadurch die auch die Reproduktion und die Populationsdichte nimmt gemäß ihrer Verluste bzw. Sterblichkeit ab. Zwei oder mehr räumlich getrennte Populationen können darüber hinaus durch Umwelteinflüsse synchronisiert werden. Dies wird als Moran-Effekt bezeichnet. Angenommen auf zwei weit voneinander entfernten Inseln lebt jeweils eine Population. Zwischen beiden findet kein Austausch statt – und doch zeigt sich beim Vergleich ihrer Zeitreihen eine große Ähnlichkeit. Das überregionale Klima synchronisiert hierbei die lokalen Umwelteinflüsse. Diese wiederum bestimmen das Verhalten der jeweiligen Population. Der Moran-Effekt besagt nun, dass die Ähnlichkeit zwischen den Populationen jener zwischen den Umwelteinflüssen entspricht, oder geringer ist. Meine Ergebnisse bestätigen dies und zeigen darüber hinaus, dass sich die Populationen sogar ähnlicher sein können als die Umwelteinflüsse, wenn man von unterschiedlich stark schwankenden Einflüssen ausgeht.
Hecht, Fabian [Verfasser], Andreas [Akademischer Betreuer] [Gutachter] Bausch, and Friedrich [Gutachter] Simmel. "Static and dynamic structure formation by DNA coated colloids far from equilibrium / Fabian Hecht ; Gutachter: Andreas Bausch, Friedrich Simmel ; Betreuer: Andreas Bausch." München : Universitätsbibliothek der TU München, 2017. http://d-nb.info/1131802438/34.
Повний текст джерелаSchmitt, Markus. "Dynamics of isolated quantum many-body systems far from equilibrium." Doctoral thesis, 2018. http://hdl.handle.net/11858/00-1735-0000-002E-E32A-F.
Повний текст джерелаKronenwett, Matthias [Verfasser]. "Far-from-equilibrium dynamics of ultra-cold Fermi gases / put forward by Matthias Kronenwett." 2011. http://d-nb.info/1010175106/34.
Повний текст джерелаRichter, Jonas. "Quantum many-body dynamics of isolated systems close to and far away from equilibrium." Doctoral thesis, 2020. https://repositorium.ub.uni-osnabrueck.de/handle/urn:nbn:de:gbv:700-202004213017.
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