Condensed Matter Physics Seminar
2006/2007 | 2007/2008 | 2008/2009 | 2009/2010 | 2010/2011 | 2011/2012 | 2012/2013 | 2013/2014 | 2014/2015 | 2015/2016 | 2016/2017 | 2017/2018 | 2018/2019 | 2019/2020 | 2020/2021 | 2021/2022 | 2022/2023 | 2023/2024 | 2024/2025
2011-05-27 (Friday)
Tomasz Gubiec (Instytut Fizyki Doświadczalnej, Wydział Fizyki UW)
Skąd się biorą korelacje na giełdzie? Czy można na tym zarobić?
W referacie przedstawię dwa modele, zbudowane w ramach mojejpracy doktorskiej, będące rozszerzeniem klasycznego modelu błądzenialosowego w czasie ciągłym o pamięć jedno- i dwukrokową. Celem modelijest opisanie stochastycznej dynamiki giełdy w ramach najniższej skaliczasowej i odtworzenie obserwowanej funkcji autokorelacji prędkościcen akcji spółek. Założenia modeli inspirowane były obserwacjamiempirycznymi a modele posiadają ścisłe rozwiązania analityczne.Parametry modeli estymowane były na oddzielnych zbiorach danych, przezco finalnie weryfikowana funkcja autokorelacji nie posiada już wolnychparametrów. Dzięki uzyskaniu zadowalającej zgodności przewidywańmodeli z danymi empirycznymi będę w stanie odpowiedzieć na pytaniapostawione w tytule.
2011-05-20 (Friday)
Anthony J.C. Ladd (University of Florida)
Microtubule Mechanics and Centrosome Positioning - the Role of Dynein
Microtubules are key components of force transmission in cells, andplay a role in cell locomotion, transport, and mitosis. Experiments inTanmay Lele's group at UF have shown that microtubules severed bylaser ablation do not straighten, as would be expected from the largebending moments along their lengths. Instead, segments near newlycreated minus ends typically increased in curvature followingsevering, while segments near new microtubule plus ends depolymerizebefore any observable change in shape. However, in dynein-inhibitedcells, segments near the cut straightened rapidly following severing.These observations suggest that microtubules are subject tosignificant tangential forces, and that lateral motion of themicrotubule is opposed by a large effective friction rather thanelastic forces. To help interpret the experimental results we havedeveloped a new numerical model for intracellular microtubulemechanics, accounting for dynein-generated forces on the microtubules.At the length scales of mammalian cells, microtubules behave assemi-flexible filaments and can be coarse-grained using the Kirchofftheory for elastic rods. We have supplemented the Kirchoff model[1]with the stochastic growth and collapse of microtubules[2] (thedynamic instability), and by a model for dynein generated forces[3].Numerical simulations of the buckling of a single microtubule canexplain both the enhanced buckling at the minus end of a severedmicrotubule and the apparently frozen shape of the plus end. Ourresults suggest that microtubule shapes in vivo reflect a dynamicforce balance, where bending moments are opposed by dynein-motorforces, including an effective friction from the stochastic bindingand unbinding of the motors. I will present simulations of thedynamics of the centrosome, driven by the motion of ~ 100microtubules. The results are consistent with a mechanism forcentrosome centering driven by pulling forces exerted by dyneinmotors. I will explain how tension on the centrosome can be reconciledwith buckled filaments near the cell periphery. The simulations spantime scales of about 14 orders of magnitude using a projection method[4] combined with parallelization to speed up the simulations.[1] A. J. C. Ladd and G. Misra, J. Chem. Phys. 130:124909, 2009.[2] T. Mitchison and M. Kirschner Nature 312: 237-42, 1984.[3] R. B. Dickinson, Private Communication, 2010.[4] I. G. Kevrekidis, C. W. Gear and G. Hummer, AIChE J. 50:1346, 2004.
2011-05-13 (Friday)
Prof. Chin-Kun Hu (Institute of Physics, Academia Sinica, Taipei 11529, Taiwan)
Universality and scaling in physical, biological and social systems
The objective of statistical physics is to understand macroscopic behaviorof a many-body system from the interactions of the constituents of thatsystem. When many-body systems reach critical state, then simpleuniversal and scaling behaviors appear. In this talk, I first introducethe concepts of universality and scaling in critical physical systems. Ithen briefly review some examples of universal and scaling behaviors inphysical, biological and social systems. Finally, I mention someinteresting problems for further studies.
2011-04-15 (Friday)
dr Kamil Tokar (Instytut Fizyki Jądrowej im. Henryka Niewodniczańskiego Polskiej Akademii Nauk)
Deep Earth from first principles: phase diagram of crystallines and electronic structure in case of Fe doped spinel
Most abundant mineral compounds in the Earth's interior, upper mantlepart, are expected to be magnesium-orthosilicates solid-solutions withformula (Mg,Fe)_2SiO_4. Fe ions incorporated in the crystal structurecan significantly affect its phase stability, chemical, electronic,magnetic and optical properties. Complete phase diagram of Mg_2SiO_4end-member system at high pressure has been determined from thelattice dynamics calculated using the quantum DFT.The electronic structure in case of ferrous Mg_(2-x)Fe_(x)SiO_4 -spinel phase at 20 GPa pressure has been studied using the DFT+Umethod which incorporates the Hubbard model approach. The latticeconstant of the spinel (cubic lattice), ground state enthalpy andaverage magnetic moment localized on Fe ions have been examined withthe increasing Fe content x in the crystal structure. Dependence ofelectronic band structure and of its energy gap on the Feconcentration x has been determined from the calculated electronicdensity of states (EDOS) in full range of Fe's substitution fromMg_2SiO_4 to Fe_2SiO_4 end-member. Development from band insulator toMott's type of insulator has been observed with the increasing Fedoping in the crystal. Contributions of the Fe's (t_2g) and (e_g)orbitals to the EDOS have been determined and role of local Coulombcoupling in the band-gap formation has been discussed. The DFTcalculations have been performed and compared in case of ferromagneticand antiferromagnetic configuration. The basic characteristics ofoptical absorption in the spinel have been derived from the complexdielectric tensor and found to be in qualitative good accordance withexperimental data for lower Fe concentrations.
2011-03-25 (Friday)
Prof. dr hab. Arkadiusz Wójs (Instytut Fizyki, Politechnika Wrocławska)
Pfaffian ground state in the “5/2” fractional quantum Hall effect
I will present (some of) the recently accumulated evidence that the topological properties of the incompressible quantum liquid formed by the electrons in a half-filled second Landau level (i.e., at the LL “filling factor” 5/2) are described by the spin-polarized “Pfaffian” wave function of Moore and Read with non-Abelian quasiparticles. One interesting aspect of the 5/2 fractional quantum Hall effect is that the experiments are carried out at rather low magnetic fields, such that the characteristic Coulomb energy can even exceed the cyclotron energy gap. This makesinter-LL excitations a (potentially) important effect, with the following consequence that will be discussed in some detail: The particle-hole conjugate of the Pfaffian is a genuine many-body state (called the “anti-Pfaffian”) despite having the same LL filling fraction (of one-half). In the commonly used approximation of an isolated Landau level, Pf and anti-Pf are exactly degenerate, but in real systems the particle-hole symmetry responsible for this degeneracy is removed by the presence of cyclotron excitations, in favor of one phase over the other. Accurate modeling of these effects has proven challenging, and two different approaches (derivation of effective many-body interactions inside anisolated LL and direct inclusion of cyclotron excitations in theconfiguration interaction diagonalization) will be presented/compared.
2011-03-18 (Friday)
Prof. Gerhard Naegele (Institute of Complex Systems, Research Centre Juelich Germany)
Dynamics in dispersions of charged particles: from big colloids to small proteins
2011-02-18 (Friday)
Marcin Kostur (Uniwersytet Śląski)
Metoda Siatkowa Boltzmanna na GPU
Lattice Boltzmann method (LBM) jest nową obiecującą alternatywą numerycznego rozwiązywania zagadnień dynamiki cieczy.Zaprezentowane zostanie otwarte oprogramowanie(http://sailfish.us.edu.pl) implementujące LBM natywnie na urządzeniaklasy GPGPU. W chwili obecnej zaimplementowane sa: modele MRT, LES,przepływy dwufazowe (jedno lub dwu składnikowe) i równania płytkiejwody. Wykorzystanie równoległej architektury GPU, zarówno przez CUDAjak i OpenCL, umożliwia osiągnięcie stukrotnie większej szybkościobliczeń w porównaniu do pojedynczego rdzenia procesora CPU. Sailfishnapisany jest w języku Python, który w doskonały korzysta z szerokiegospektrum bibliotek: NumPy, SymPy, pyGame, matplotlib i MayaVi. Kod naurządzenie GPU jest generowany w trakcie uruchamiania programu, akontrolę nad jego wykonaniem zapewnia PyCuda lub PyOpenCL. Zostanązaprezentowane przykłady symulacji dynamiki cieczy w czasierzeczywistym obejmujące zjawiska takie jak, wiry von Karman-a,niestabilność Rayleigha-Taylora, turbulencja, separacja faz, dynamikakropli. Ponadto zostaną przedstawione możliwości (i organiczenia) zastosowaniametody LBM w m.in. hemodynamice i mikrofluidyce oraz jej skalowanie w świetlenowej klasy superkomputerów typu Tianhe-1A.
2011-01-21 (Friday)
Prof. Dr. W. Hofstetter (Goethe-Universität Frankfurt)
Nonequilibrium Dynamics of Strongly Correlated Bosons
I will discuss recent theoretical and experimental progress in understanding nonequilibrium dynamics of interacting Bose condensates, in particular their collective modes and transport: i) We report the first detection of the Higgs-type amplitude mode using Bragg spectroscopy in a strongly interacting Bose condensate in an optical lattice. By comparison of our experimental data with a spatially resolved, dynamical Gutzwiller calculation, we obtain good quantitative agreement. This allows for a clear identification of the amplitude mode, showing that it can be detected with full momentum resolution by going beyond the linear response regime. A systematic shift of the sound and amplitude modes' resonance frequencies due to the finite Bragg beam intensity is observed. II) We consider a neutral spinor condensate moving in a periodic magnetic field. The spatially varying magnetic field induces an effective spin-dependent Lorentz force which in turn gives rise to a spin-dependent Hall effect. Simulations of the Gross-Pitaevskii equation quantify the Hall effect. We discuss possible experimental realizations.
2011-01-14 (Friday)
dr Przemysław Prokopow (The Institute of Physical and Chemical Research, RIKEN, Japan)
Modelowanie fizyczne ruchu człowieka w 3D w oparciu o model biomechaniczny i symulacje komputerowe
Ruch człowieka, chociaż jest dla nas zjawiskiem codziennym ipowszechnym, to w istocie okazuje się być złożonym naukowym itechnicznym zagadnieniem. U człowieka i innych zwierząt naczelnych szkielet mechanicznie odpowiada układowi odwróconych nieliniowych wahadeł, a jedyną aktywną siłą generująca; ruch są skurcze mięśni. W rzeczywistości badanie i odtworzenie modelu bliskiego mechanicznie i fizjologicznie do układu mięśniowo-szkieletowego jest technicznie skomplikowane. Dodatkowo złożoność systemu zwiększa potrzeba kontroli i nanoszenia korekcji do ruchu w czasie jego zachodzenia. Abyodpowiedni ruch mógł zaistnieć, potrzebne jest zarówno wygenerowanie wzorca dla bardzo wielu dynamicznych parametrów ruchu jak i precyzyjna ich kontrola. U człowieka taki wzorzec ruchu generowany jest w mózgu, a następnie przekazywany przez centralny układ nerwowy. Rozumieniebiologicznych, mechanicznych i neuronalnych aspektów ruchu człowieka jest ważne nie tylko z fizycznego punktu widzenia, ale również ma swoje znaczenie w medycynie, sporcie, robotyce, ergonomii i wielu innych dziedzinach nauki. W prezentacji omówione będą aspekty modelowania i komputerowych symulacji ruchu człowieka w oparciu o realistyczny,trójwymiarowy model składający się z 9 segmentów, 23 stopni swobody i 84 grup mięśniowych. Przy użyciu tego modelu i poprzez metodę optymalizacji generowany jest ruch z zadaną funkcją celu. Omówione zostaną również zastosowania tej techniki w medycynie, sporcie i grafice komputerowej.
2010-12-17 (Friday)
dr Cezary Śliwa (IF PAN)
Histereza i termiczna bistabilność magnetooporu w magnetycznym dwuwymiarowym gazie dziur
Omówione zostaną teoretyczne aspekty badań studni kwantowych InAs modulacyjnie domieszkowanych manganem, w których zaobserwowano wywołane polem magnetycznym nieciągłe przejście izolator-metal i histerezę oporu przy zmianach natężenia prostopadłego do studni pola magnetycznego. W opisie teoretycznym, za histerezę oporu odpowiada wydłużenie czasu relaksacji spinu dziur, stanowiące przejaw oddziaływania wymiennego pomiędzy spinami dziury i domieszki Mn, podczas gdy nieciągłość zmiany oporu można wyjaśnić bistabilnością termiczną. Odwołanie się do tych dwóch zjawisk, z których pierwsze wydaje się nowe, daje jakościowe zrozumienie zebranego dotąd materiału doświadczalnego [Nat. Phys. 6, 955–959 (2010)].