Fisica Teorica e Struttura della Materia

Istituto Nazionale per la Fisica della Materia
Consiglio Nazionale delle Ricerche
Dipartimento di Fisica dell’Università di Trento
XXIV Convegno di
Fisica Teorica e
Struttura della Materia
Levico Terme (Trento)
17-20 settembre 2006
Comitato Scientifico
Organizzazione
Franco Dalfovo (Trento)
Rosario Fazio (Pisa)
Roberto Livi (Firenze)
Umberto Marini Bettolo Marconi (Camerino)
Raffaele Resta (Trieste)
I. Carusotto
S. Giorgini
S. Pilati
A. Recati
2
Foto in copertina: Fabrice Neyret (lab. GRAVIR-IMAG)
PROGRAMMA
DOMENICA 17 POMERIGGIO: GRANULARI E COLLOIDI . . .
Ore 17.00, Chairman: Antonio Scala . . . . . . . . . . . . . .
Ore 17.30, Relatore: Andrea Puglisi . . . . . . . . . . . . . . .
Ore 18.20, Relatore: Antonio Lamura . . . . . . . . . . . . . .
LUNEDÌ 18 MATTINA: STRUTTURA ELETTRONICA . . . . .
Ore 8.30, Chairman: Raffaele Resta . . . . . . . . . . . . . . .
Ore 9.00, Relatore: Gianni Profeta . . . . . . . . . . . . . . .
Ore 9.50, Relatore: Manuela Capello . . . . . . . . . . . . . .
Ore 11.10, Relatore: Roberto D’Agosta . . . . . . . . . . . . .
Ore 12.00, Relatore: Stefania De Palo . . . . . . . . . . . . . .
LUNEDÌ 18 POMERIGGIO: TAVOLA ROTONDA . . . . . . . . .
LUNEDÌ 18 POMERIGGIO: OTTICA E DISPOSITIVI . . . . . .
Ore 17.00, Chairman: Gian-Luca Oppo . . . . . . . . . . . . .
Ore 17.30, Relatore: Giovanna Morigi . . . . . . . . . . . . . .
Ore 18.20, Relatore: Francesca Maria Marchetti . . . . . . . .
MARTEDÌ 19 MATTINA: MECCANICA STATISTICA DEL NON
Ore 8.30, Chairman: Lamberto Rondoni . . . . . . . . . . . .
Ore 9.00, Relatore: Federico Toschi . . . . . . . . . . . . . . .
Ore 9.50, Relatore: Luca Delfini . . . . . . . . . . . . . . . . .
Ore 11.10, Relatore: Andrea Gambassi . . . . . . . . . . . . .
Ore 12.00, Relatore: Marco Baiesi . . . . . . . . . . . . . . . .
MARTEDÌ 19 POMERIGGIO: POSTER SESSION
MARTEDÌ 19 POMERIGGIO: MODELLISTICA BIOLOGICA . .
Ore 17.00, Chairman: Cristian Micheletti . . . . . . . . . . . .
Ore 17.30, Relatore: Claudio Anselmi . . . . . . . . . . . . . .
Ore 18.20, Relatore: Carlo Guardiani . . . . . . . . . . . . . .
MARTEDÌ 19 SERA: TALK DI FISICA SPERIMENTALE . . . .
Ore 21.00, Relatore: Giorgio Rossi . . . . . . . . . . . . . . . .
MERCOLEDÌ 20 MATTINA: ATOMI ULTRAFREDDI . . . . . .
Ore 8.30, Chairman: Andrea Trombettoni . . . . . . . . . . .
Ore 9.00, Relatore: Alessandro Vezzani . . . . . . . . . . . . .
Ore 9.50, Relatore: Mauro Antezza . . . . . . . . . . . . . . .
Ore 11.10, Relatore: Roberta Citro . . . . . . . . . . . . . . .
Ore 12.00, Relatore: Alessio Recati . . . . . . . . . . . . . . .
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EQUILIBRIO
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ABSTRACTS DEI POSTERS
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RELATORI E SESSIONI 1982 - 2004
RELATORI 1982 - 2004 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
SESSIONI 1982 - 2004 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
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INDICE DEGLI AUTORI
79
PROGRAMMA DELLE RELAZIONI
6
PROGRAMMA DELLE RELAZIONI
7
DOMENICA 17 POMERIGGIO:
GRANULARI E COLLOIDI
Ore 17.00, Chairman: Antonio Scala
8
PROGRAMMA DELLE RELAZIONI
Ore 17.30, Relatore: Andrea Puglisi
Fluttuazioni del flusso di calore in gas granulari
Andrea Puglisi
Dipartimento di Fisica, Università di Roma ”La Sapienza”,
p.le Aldo Moro 2 00185, Roma, Italy
Da quando la Fisica Teorica ha rivolto la sua attenzione ai fondamenti della teoria cinetica granulare, esperimenti sempre piu’ dettagliati sui gas granulari sono stati effettuati per
verificare le previsioni teoriche. In un articolo recente (Menon and Feitosa, Phys. Rev.
Lett. 92, 164301 (2004)) sono stati riportati dei risultati molto interessanti sulle fluttuazioni
dell’energia che attraversa una sezione del sistema. In questa presentazione discutero’ le possibili interpretazioni teoriche di questi risultati, dimostrando che la Relazione di Fluttuazione
di Gallavotti-Cohen non si puo’ applicare in questo tipo di setup sperimentale.
9
Ore 18.20, Relatore: Antonio Lamura
HYDRODYNAMIC EFFECTS ON CLOSED MEMBRANES IN SHEAR
FLOW
Antonio Lamura1 and G. Gompper2
1
2
Istituto Applicazioni Calcolo, CNR, Sezione di Bari,
Via Amendola 122/D, 70126 Bari, Italy
Tel: +39 0805929745
Fax: +39 0805929770
E-mail: [email protected]
Web: http://www.ba.iac.cnr.it/ irmaal21
Institut fuer Festkoerperforschung, Forschungszentrum Juelich,
52425 Juelich, Germany
Tel: +49 2461 614012
Fax: +49 2461 612850
E-mail: [email protected]
Web: http://www.fz-juelich.de/iff/staff/Gompper G/
Understanding dynamical properties of membranes and vesicles in shear flow is important
for both basic research and biological applications. In this presentation we will show some
preliminary results for the study of shear flow effects on two-dimensional vesicles. We consider a single vesicle whose dynamics is described by Molecular Simulation. It is embedded
in a solvent which is modeled at a mesoscopic level through multi-particle collision dynamics which conserves mass, momentum, and energy. Solvent particles undergo bounce-back
collisions with the vesicle. Thermal fluctuations of the solvent and of the membrane are consistently taken into account. We will focus our attention on two aspects: The deformation
and alignment of the vesicle in flow as a function of the shear rate and the hydrodynamic
effects on the spectrum of fluctuations of the membrane.
10
PROGRAMMA DELLE RELAZIONI
11
LUNEDÌ 18 MATTINA:
STRUTTURA ELETTRONICA
Ore 8.30, Chairman: Raffaele Resta
12
PROGRAMMA DELLE RELAZIONI
Ore 9.00, Relatore: Gianni Profeta
NUOVI MATERIALI E NUOVI METODI PER UN VECCHIO PROBLEMA:
LA SUPERCONDUTTIVITÁ
G. Profeta3 , A. Floris2,3 , A. Sanna3 , M. Lüders1 , M. A. L. Marques2 , N. N. Lathiotakis2 , C.
Franchini3 , E. K. U. Gross2 , A. Continenza4 , S. Massidda3
1
Daresbury Laboratory, Warrington WA4 4AD, United Kingdom
2
Institut für Theoretische Physik, Freie Universität Berlin,
3
INFM SLACS, Dipartimento di Scienze Fisiche, Univ. di Cagliari,
4
C.A.S.T.I., Dipartimento di Fisica, Univ. di L’Aquila
Lo svulippo dei metodi a principi primi basati sulla teoria del funzionale di densitá (DFT)
nell’ambito della fisica dei materiali ha prodotto importanti sviluppi sia in ambito scientifico
che tecnologico. Mediante tale approccio sono state interpretate molte osservazioni sperimentali e, data la natura predittiva del metodo, sono stati ”progettati” nuovi materiali con
promettenti proprietá fisiche. Purtroppo la formulazione originale del DFT non predice lo
stato superconduttivo dei metalli, limitando la sua validitá allo stato ”normale” dei materiali.
In questo seminario verrá introdotta la generalizzazione della teoria del funzionale di densitá
per lo stato superconduttore[1]. Inoltre, mostreremo come l’implementazione del metodo,
permetta la predizione da principi primi delle proprietá superconduttive di materiali ”reali”:
metalli semplici[2], metalli sotto pressione[3], diboruro di magnesio[4,5], grafite intercalata.
1. M. Lüders etal., Phys. Rev. B 72, 024545 (2005).
2. M. A. L. Marques etal., Phys. Rev. B 72, 024546 (2005).
3. G. Profeta etal., Phys. Rev. Lett. 96, 047003 (2006).
4. A. Floris etal., Phys. Rev. Lett. 94, 037004 (2005).
5. A. Sanna, etal., Phys. Rev. B 73, 144512 (2006)
13
Ore 9.50, Relatore: Manuela Capello
VARIATIONAL DESCRIPTION OF MOTT INSULATORS
Manuela Capello,1,2 Federico Becca,1,2 Seji Yunoki,1,2 Sandro Sorella,1,2 ,
Michele Fabrizio,1,2,3 and Erio Tosatti1,2,3
1
SISSA-ISAS, International School for advanced studies, Trieste, Italy
2
INFM-Democritos National Simulation Centre, Trieste, Italy.
3
International Centre for Theoretical Physics (ICTP),
P.O. Box 586, I-34014 Trieste, Italy
We present a variational paradigm to understand the physical properties of the Mott insulating state. The wave function is described by a long-range density-density Jastrow projector
acting on an uncorrelated mean-field state.
We show that this wavefunction reproduces the low-energy properties of the Hubbard model
in one dimension, both at finite hole doping, where we obtain the exponents predicted by the
Tomonaga-Luttinger theory, and at half filling, where an insulating phase is reached with a
change of the small-q part of the Jastrow factor. In two dimension, with the same ansatz,
following a mapping into the classical Coulomb gas model, we predict (and verify numerically
with quantum Monte Carlo) that the Mott insulating state appears only for large enough
strength of the correlation, whereas below a critical value a metallic phase with non Fermiliquid properties occurs.
Finally, we verify the validity of our ansatz on the 2D Bose Hubbard model, both with onsite and extended interaction, and compare our variational results with the numerically exact
ones obtained with diffusion Monte Carlo calculations.
1. M. Capello, F. Becca, M. Fabrizio, S. Sorella, and E. Tosatti, Phys. Rev. Lett. 94,
026406 (2005)
2. M. Capello, F. Becca, S. Yunoki, M. Fabrizio, and S. Sorella, Phys. Rev. B 72, 085121
(2005)
3. M. Capello, F. Becca, S. Yunoki, S. Sorella, cond-mat/0509062 (submitted to PRB)
14
PROGRAMMA DELLE RELAZIONI
Ore 11.10, Relatore: Roberto D’Agosta
APPROCCIO IDRODINAMICO
AL TRASPORTO DI CORRENTE E CALORE IN SISTEMI NANOSCOPICI
Roberto D’Agosta1 e Massimiliano Di Ventra1
1
University of California - San Diego, La Jolla, CA 92093 USA
Lo studio della dinamica di un sistema di molti elettroni è un problema analiticamente difficile e computazionalmente molto impegnativo. Alcune tecniche alternative alla soluzione
diretta tentano di ridurre lo studio del sistema a molti corpi ad un problema in cui solo alcune
variabili, quelle fisicamente più interessanti e rilevanti, sono considerate.
Un esempio classico è l’idrodinamica in cui solo la densità, il campo di velocità, la pressione e
la temperatura del liquido sono considerate. Sarebbe interessante capire quando un sistema
quantistico può essere trattato con una meccanica “continua”. Partendo dall’osservazione
fondamentale che la Meccanica Quantistica è una teoria che ammette una forma idrodinamica, cioè una formulazione nella quale la densità e le velocità sono delle variabili fondamentali,
sviluppiamo una teoria idrodinamica del trasporto di corrente [1] e calore [2] in sistemi di dimensioni nanoscopiche. Il paradigma sperimentale che abbiamo in mente è una nanostruttura
connessa a due elettrodi. La presenza della nanostruttura induce, in maniera naturale, una
scala di tempi di rilassamento estremamente rapida [1, 3]. Questo rilassamento è la chiave
che permette di derivare le approssimazioni necessarie per formulare una teoria idrodinamica
efficace [1]. Possibili applicazioni di questa teoria sono lo studio del regime turbolento del
liquido elettronico [1] e lo studio del riscaldamento locale della nanostruttura [2].
1. R. D’Agosta e M. Di Ventra, cond-mat/0512326 (2005)
2. R. D’Agosta, Na Sai e M. Di Ventra, cond-mat/0605312 (2006)
3. M. Di Ventra e T.N. Todorov, J. Phys. Cond. Matt., 16, 8025 (2004)
15
Ore 12.00, Relatore: Stefania De Palo
MAGNETIC PROPERTIES OF THE 2D ELECTRON GAS IN REAL
DEVICES
Stefania De Palo
1
1
DEMOCRITOS CNR-INFM National Simulation Center, Trieste, Italy and Dipartimento
di Fisica Teorica, Universitá di Trieste, Strada Costiera 11, 34014 Trieste, Italy
It is nowadays possible to fabricate solid-state devices in which electrons, at very low density,
are confined at the nanoscale in suitable geometries and move almost freely, achieving very
high mobilities. Some of these devices are believed to yield a close realization of the two
dimensional electron gas (2DEG)model and are being intensely studied also in connection
with the apparent metal-insulator transition in two dimensions. I shall review the available
experimental evidence on the low-temperature spin susceptibility of such systemsand show
that, with the help of accurate Quantum Monte Carlo predictions, the 2DEG provides a good
model once specific features of actual devices such as a finite thickness, sources of scattering,
and valley degeneracy are taken into account.
16
PROGRAMMA DELLE RELAZIONI
17
LUNEDÌ 18 POMERIGGIO ORE 14.30:
TAVOLA ROTONDA
LA FISICA TEORICA DELLA MATERIA IN ITALIA:
IDEE E INIZIATIVE PER FERMARE LA DIASPORA
Moderatore:
Sandro Stringari (direttore Centro INFM-CNR BEC, Trento)
Relatori:
• E. Molinari (direttore Centro INFM-CNR S3, Modena e Responsabile del Centro di
Responsabilità CNR-INFM)
• G.-L. Oppo (professore Univ. Strathclyde, UK)
• G. Rossi (direttore TASC-INFM)
• G. Stefani (presidente CNISM)
• L. Modica (sottosegretario all’Università e alla Ricerca)
18
PROGRAMMA DELLE RELAZIONI
19
LUNEDÌ 18 POMERIGGIO:
OTTICA E DISPOSITIVI
Ore 17.00, Chairman: Gian-Luca Oppo
20
PROGRAMMA DELLE RELAZIONI
Ore 17.30, Relatore: Giovanna Morigi
QUANTUM NON-LINEAR OPTICS WITH ULTRACOLD ATOMS
Giovanna Morigi
Grup d’Optica, Departament de Fisica, Universitat Autonoma de Barcelona, 08193
Bellaterra, Spain
In this contribution I will discuss light scattering by ultracold atoms, and characterize single
atoms and gases of ultracold atoms as medium for implementing atom-photon interfaces.
In the first part, I will discuss the role of the internal degrees of freedom, and show how
atomic coherence may critically affect the response of an atomic medium, otherwise opaque
to light propagation [1], and how the response can be controlled via external parameters.
In the second part, I will discuss the role of the atomic external degrees of freedom in determining the quantum state of light at the output. I will focus first on intensity measurements
of the light scattered by cold trapped atoms [2]. Then, I will discuss intensity-intensity correlations in the light scattered by a single cold atom in a harmonic potential. I will show
that the Stokes and anti-Stokes components of the spectrum of resonance fluorescence of
a single trapped atom, which originate from the mechanical coupling between the scattered
photons and the quantized motion of the atomic center of mass, exhibit quantum correlations
which are of two-mode-squeezing type. I will study and demonstrate the build-up of such
correlations in a specific setup, which is experimentally accessible, and where the atom acts
as efficient and continuous source of EPR-entangled, two-mode squeezed light [3].
In the outlook, I will discuss the scaling of these dynamics from a single atom to ordered
structures of ultracold atoms [4].
1. S. Kajari-Schröder, G. Morigi, S. Franke-Arnold, and G.-L. Oppo, quant-ph/0605197;
C. Champenois, G. Morigi, and J. Eschner, quant-ph/0607218.
2. M. Bienert, W. Merkel, and G. Morigi, Phys. Rev. A 73, 033402 (2006); P. Cañizares,
T. Görler, S. Rist, J.P. Paz, W.P. Schleich, and G. Morigi, in preparation.
3. G. Morigi, J. Eschner, S. Mancini, and D. Vitali, Phys. Rev. Lett. 96, 023601
(2006); Phys. Rev. A 73, 033822 (2006); D. Vitali, G. Morigi, and J. Eschner, quantph/0605231.
4. J. Larson, B. Damski, G. Morigi, M. Lewenstein, cond-mat/0608335; P. Vignolo, R.
Fazio, and G. Morigi, in preparation.
21
Ore 18.20, Relatore: Francesca Maria Marchetti
CONDENSAZIONE DI POLARITONI IN MICROCAVITÀ DI CdTe: DALLA
TEORIA ALLA PRATICA
F. M. Marchetti1 , M. H. Szymanska2 , J. Keeling3 , e P. B. Littlewood1
1
2
Cavendish Laboratory, University of Cambridge,
Madingley Road, Cambridge CB3 0HE, UK
Clarendon Laboratory, Department of Physics, University of Oxford,
Parks Road, Oxford, OX1 3PU, UK
3
Department of Physics, Massachusetts Institute of Technology,
77 Mass. Ave., Cambridge, MA 02139, USA
Phenomena like Bose-Einstein condensation (BEC), superfluidity and superconductivity share
the property of macroscopic phase coherence. Many systems are known to be characterised
by macroscopic phase coherence, going from almost ideal systems like dilute atomic gases,
which have been recently shown to condense at temperatures below 10−6 K, to more exotic
systems. The search for condensation in excitonic semiconductor structures dates back more
than 40 years and has been, until very recently [1], elusive. By confining photons in a semiconductor microcavity, and strongly coupling them to electronic excitations, one may create
new bosonic quasi-particles, partially matter-like and partially light-like, called polaritons.
Polaritons have an effective mass of 10−9 times that of Rubidium atoms, thus allowing BEC
at elevated temperatures. I will present the comprehensive set of experiments [1] which has
finally given evidence for BEC of polaritons in a CdTe microcavity. I will then discuss how
the evidence for polariton condensation collected experimentally relates to that expected
theoretically. In particular, I will show that the conditions under which such signatures
were observed match well the predictions of a model tailored for CdTe microcavities, which
takes into account features like reduced dimensionality, quantum well disorder, long-range
interaction and internal structure of polaritons [2] and their finite lifetime [3].
1. J. Kasprzak, M. Richard, S. Kundermann, A. Baas, P. Jeanbrun, J. Keeling, F. M.
Marchetti, M. H. Szymanska, R. André, J. L. Staehli, V. Savona, P. B. Littlewood, B.
Devaud, and Le Si Dang, Nature, to appear (2006).
2. F. M. Marchetti, J. Keeling, M. H. Szymanska, and P. B. Littlewood, Phys. Rev. Lett.
96, 066405 (2006).
3. M. H. Szymanska, J. Keeling and P. B. Littlewood, Phys. Rev. Lett. 96, 230602
(2006).
22
PROGRAMMA DELLE RELAZIONI
23
MARTEDÌ 19 MATTINA:
MECCANICA STATISTICA DEL NON EQUILIBRIO
Ore 8.30, Chairman: Lamberto Rondoni
24
PROGRAMMA DELLE RELAZIONI
Ore 9.00, Relatore: Federico Toschi
STATISTICAL PROPERTIES OF EULERIAL AND LAGRANGIAN
TURBULENCE
Federico Toschi
IAC ”Mauro Picone” (C.N.R.), Viale del Policlinico 137, I-00161, Rome (ITALY)
After an introduction to the phenomenology of Eulerian turbulence and its multi-fractal
description we will go through Lagrangian turbulence both from theoretical and numerical
point of view. Comparison with recent experiment will be presented.
25
Ore 9.50, Relatore: Luca Delfini
SELF CONSISTENT MODE-COUPLING APPROACH TO
ONE-DIMENSIONAL HEAT TRANSPORT
Luca Delfini1 , Stefano Lepri2 , Roberto Livi3 , Antonio Politi4
1
Istituto dei Sistemi Complessi,
via Madonna del Piano 10,Sesto Fiorentino (FI),Italia
2
Istituto dei Sistemi Complessi,
via Madonna del Piano 10,Sesto Fiorentino (FI),Italia
3
Dipartimento di Fisica,
via G. Sansone 1,Sesto Fiorentino(FI) ,Italia
4
Istituto dei Sistemi Complessi,
via Madonna del Piano 10,Sesto Fiorentino (FI),Italia
È noto che fenomeni di trasporto in una dimensione spaziale sono molto diversi dai corrispettivi tridimensionali. In bassa dimensione spaziale si possono avere infatti fenomeni di
trasporto anomalo. Per comportamento anomalo si intende la divergenza dei coefficienti del
trasporto con la taglia del sistema. Presenterò i risultati relativi alle soluzioni analitiche e
numeriche per le equazioni della teoria Mode-Coupling relative al problema della conduzione
del calore in sistemi classici unidimensionali. Questesoluzioni ci hanno portato a proporre
uno scenario nuovo per accomodare i risultati analitici e numerici esistenti. In particolar
modo ipotizziamo che esistano due classi di universalità e che il comportamento di scala
dipenda dall’ordine del primo termine non lineare rilevante del potenziale di interazione.
26
PROGRAMMA DELLE RELAZIONI
Ore 11.10, Relatore: Andrea Gambassi
FENOMENI CRITICI IN STATI STAZIONARI DI NON-EQUILIBRIO: IL
CASO DELLA DIFFUSIONE IN PRESENZA DI CAMPI ESTERNI
Andrea Gambassi1 , Sergio Caracciolo2 , Massimiliano Gubinelli3 e Andrea Pelissetto4
1
Max-Planck-Institut für Metallforschung and Institut für Theoretische und Angewandte
Physik, Universität Stuttgart, Stuttgart, Germania
2
Dipartimento di Fisica and INFN – Sez. di Milano, Università degli Studi di Milano,
Milano, Italia
3
Dipartimento di Matematica Applicata and INFN – Sez. di Pisa, Università degli Studi di
Pisa, Pisa, Italia
4
Dipartimento di Fisica and INFN – Sez. di Roma I, Università degli Studi di Roma “La
Sapienza”, Roma, Italia
Molti sistemi fisici all’equilibrio termodinamico mostrano transizioni di fase per certi valori
di alcuni parametri esterni (temperatura, pressione, etc.). Alcune di queste, note come
transizioni di fase del secondo ordine o fenomeni critici, sono caratterizzate dall’emergere di un
comportamento collettivo su scala non piu’ microscopica e da un certo grado di universalita’:
sistemi fisicamente diversi mostrano lo stesso comportamento critico. Cio’ consente lo studio
di tali fenomeni attraverso modelli estremamente semplificati. Tra questi il modello di Ising e
l’equivalente gas su reticolo (nato per spiegare la transizione liquido-vapore nei fluidi) hanno
avuto un ruolo fondamentale per lo sviluppo della teoria delle transizioni di fase. Scopo di
questa relazione e’ discutere quello che accade al comportamento critico del gas su reticolo
quando, per effetto di campi esterni, raggiunge uno stato stazionario di non-equilibrio.
1. B. Schmittmann and R. K. P. Zia, Statistical mechanics of driven diffusive systems,
in Phase Transitions and Critical Phenomena, edited by C. Domb and J. L. Lebowitz,
Vol. 17 (Academic Press, London, 1995).
2. S. Caracciolo, A. Gambassi, M. Gubinelli, and A. Pelissetto, J. Phys. A: Math. Gen.
36, L315 (2003); J. Stat. Phys. 115, 281 (2004).
3. S. Caracciolo, A. Gambassi, M. Gubinelli, and A. Pelissetto, Phys. Rev. E 72, 056111
(2005).
27
Ore 12.00, Relatore: Marco Baiesi
TERREMOTI, SOLAR FLARES, E VALANGHE IN SISTEMI CON
CRITICALITÀ AUTO-ORGANIZZATA
Marco Baiesi1 , Christian Maes2 e Fabio Sattin3
1
3
Dip. di Fisica, Univ. di Firenze, Sesto Fiorentino, Italia
2
Inst. for Theoretical Physics, K.U.Leuven, Belgio
Consorzio RFX, Associazione ENEA-Euratom, Padova, Italia
Terremoti, solar flares (brillamenti solari) e altri fenomeni mostrano molte similarità nella
fenomenologia e possono essere manifestazioni di un meccanismo noto come criticalità autoorganizzata. L’idea è che valanghe di rilassamenti nonlineari siano un aspetto dominante di
molti sistemi fuori dall’equilibrio, guidandoli ad un regime con correlazioni a lungo raggio
ed invarianza di scala. Dei semplici automi cellulari del tipo “sandpile” sono spesso usati
per illustrare questo meccanismo e possono aiutare a modellizare i complessi fenomeni in
questione. Non tutte le sandpiles, comunque, hanno una fenomenologia soddisfacente. Per
esempio, alcune generano una serie temporale di eventi essenzialmente scorrelati. Discuteremo l’origine di questi problemi nel modellizzare la complessità spazio-temporale di fenomeni
critici e i miglioramenti che sono stati introdotti: alcuni nuovi automi cellulari riproducono
bene le correlazioni temporali che si trovano nelle serie temporali di terremoti [1] e di sistemi
con plasma [2].
1. M. Baiesi e C. Maes, preprint cond-mat/0505274.
2. M. Baiesi e F. Sattin, Phys. Rev. Lett. 96, 105005 (2006).
28
PROGRAMMA DELLE RELAZIONI
29
MARTEDÌ 19 POMERIGGIO:
MODELLISTICA BIOLOGICA
Ore 17.00, Chairman: Cristian Micheletti
30
PROGRAMMA DELLE RELAZIONI
Ore 17.30, Relatore: Claudio Anselmi
Bridging the Gap between Coarse-Grained Models and Molecular Dynamics
Simulations
Claudio Anselmi1 , Marilisa Neri1 , Paolo Carloni1 , Amos Maritan2
1
2
SISSA/ISAS and CNR-INFM-DEMOCRITOS Modeling Center,
Via Beirut 2-4, I-34014, Trieste;
Dipartimento di Fisica and INFN, Universita’ degli Studi di Padova,
Via Marzolo 8, I-35131 Padova
All-atoms molecular dynamics (MD) simulations are a very powerful tool to predict structural, dynamical, and thermodynamical properties of biological molecules and their complexes with ligands. Unfortunately, the current computational power constrains this analysis
to time scales of 100 ns, too short to follow several important biological processes, such
as ligand-protein recognition, protein-protein interactions, signalling, etc., which evolve on
a much longer time scale. To bridge the gap between time scales of feasible simulations
and those of biologically relevant motions, several simplified methods have been proposed in
which a small number of interaction sites are used to represent the systems. In particular,
coarse-grained (CG) models have been introduced in which the potential energy is expressed
in terms of harmonic springs between spatially close effective centroids representing amino
acids, located on the C and/or C atoms. Unfortunately, since the chemical details of the
prote in sequence are neglected, these models cannot be used to investigate p rocesses involving molecular recognition, which are crucial for protein fun ctionality and pharmacological
applications. However, such processes are usually highly localized and involve small protein
portions. A hybrid approach (MM/CG) has been developed in which the small biologically
relevant region of the protein is treated at the level of detail allowed by classical MD (MM
region), while the remainder of the protein is treated at the CG level, by only considering C
centroids (CG region). The method was tested on three proteins of great pharmacological
relevance, belonging to the protease class: the HIV type 1 virus aspartic protease (HIV-1
PR), the human-secretase (BACE) and the Outer-Membrane Protease T (OmpT) from E.
coli. The MM/CG model was able to reproduce both the large-scale motions and the local
dynamical and chemical features of the active sites of the considered proteins. Nevertheless,
these simulations were performed in a few days, whereas the corresponding MD simulations
would require months on the same computers. Therefore this model could allow simulating
protein-ligand interactions on time scales that are not accessible to standard MD techniques
so far.
31
Ore 18.20, Relatore: Carlo Guardiani
FOLDING AND UNFOLDING SIMULATIONS OF hPin1 WW DOMAIN
AND MyBPC C5 DOMAIN THROUGH SIMPLIFIED MODELS
Carlo Guardiani1 , Fabio Cecconi2 e Roberto Livi3
1
Centro Interdipartimentale per lo Studio delle Dinamiche Complesse (CSDC), Università
di Firenze, Sesto Fiorentino, Italy
2
INFM-CNR Istituto dei Sistemi Complessi (ISC), Roma, Italy
3
Dipartimento di Fisica Università di Firenze, Centro Interdipartimentale per lo Studio
delle Dinamiche Complesse (CSDC) e Sezione INFN di Firenze
Simplified protein models are used to study the folding features of hPin1 WW domain and
and Myosin Binding Protein C (MyBPC) C5 domain. The folding of the WW domain is
studied with the chemically-based Sorenson/Head-Gordon (SHG) model and the topological
Gō-model with force rescaling. The simulations show that the Gō-model coirrectly reproduces
the cooperative, two-state folding mechanism of the WW domain, while the SHG predicts a
transition occurring in two stages: a collapse followed by a structural rearrangement. However, the SHG approach remains more reliable in estimating the Φ-values thus suggesting the
better suitability of chemically-based models in simulating mutations.
A preliminary study of MyBPC C5 domain through Gō-model simulations is also presented.
The goal of the study is to understand the role of residues Asn755, Arg654, and Arg668 whose
mutation is related to Hypertrophic Cardiomyopathy. The simulations reveal an asymmetric
distribution of Φ-values with strands C, F and G exhibiting much higher values than the
other strands. The location of Asn755 in the loop between strands F and G thus suggests
an important kinetic role of this residue while the role of Arg654 and Arg668 remains more
ambiguous.
32
PROGRAMMA DELLE RELAZIONI
33
MARTEDÌ 19 SERA:
TALK DI FISICA SPERIMENTALE
(IN MEMORIA DI MASSIMO SANCROTTI)
Ore 21.00, Relatore: Giorgio Rossi
PHYSICS AT THE TASC-INFM NATIONAL LABORATORY
Giorgio Rossi
Dipartimento di Fisica dell’Università di Modena e Reggio Emilia Laboratorio Nazionale
TASC INFM-CNR, ed. MM Area Science Park Basovizza, 34012 Trieste
Several physics problems are addressed at TASC by experiments on the properties of matter
at the nanoscale.
The general problem of the electronic and magnetic properties of low dimensional systems,
like surfaces and nanostructures, is addressed by local probes and by high energy resolution
spectroscopies using synchrotron radiation.
The synthesis of nanostructured materials is pursued by molecular beam epitaxy of heterostructures and nanowires, and by plasma assisted CVD. The nanofabrication is developed
with X-ray and Focussed Ion Beam lithographies and Ion Etching techniques in various combinations. The interface between solid surfaces and organic molecules, or bio-molecules is
also addressed by spectroscopy, local probe microscopy and single molecule manipulation.
Methodological developments crossing over from TEM to X-ray magnetic dichroism to high
resolution local probes and optical manipulation are pursued.
Advanced photoemission experiments challenge the currently available theory. Fermi Surface
Tomography allows to compare changes in the near surface band filling vs. bulk. Bulk sensitive photoemission shows that the screening mechanisms in the bulk of highly correlated
materials are peculiar and different from the surface.
The class of proximity effects at interfaces spans from highly correlated materials (ferromagnetism, superconductivity) to the coupling mechanisms between ferromagnets and diluted
ferromagnetic semiconductors.
Some examples of experiments calling for theoretical or computational work will be discussed.
34
PROGRAMMA DELLE RELAZIONI
35
MERCOLEDÌ 20 MATTINA:
ATOMI ULTRAFREDDI
Ore 8.30, Chairman: Andrea Trombettoni
36
PROGRAMMA DELLE RELAZIONI
Ore 9.00, Relatore: Alessandro Vezzani
DIAGRAMMI DI FASE PER BOSONI ULTRAFREDDI IN RETICOLI
DISOMOGENEI
1
Alessandro Vezzani1
INFM-CNR e Dipartimento di Fisica Università degli Studi di Parma, Italia
Descriveremo i risultati ottenuti per il modello di Bose-Hubbard definito su strutture disomogenee, focalizzandoci inizialmente sul caso dei supereticoli. Lo studio di modelli bosonici su
questo tipo di strutture haavuto recentemente un notevole impulso a causa degli sviluppi sperimentali che mostrano la possibilità di intrappolare atomi ultrafreddi in supereticoli ottenuti
sovrapponendo fasci laser contropropaganti di diversa frequenza. Lo studio del modello di
Bose-Hubbard su supereticoli mette in luce come la disomogeneita’ possa dare origine a delle
proprietà quantistichepeculiari rispetto al caso omogeneo. In particolare evidenzieremo la
presenza di fasi quantistiche isolanti tipo Mott a filling frazionario e di fasi isolanti staggered.
Inoltre si dimostra l’esistenza nel digramma di fase nel piano mu-t di domini isolanti che
presentano un’insolita forma a loophole anziche la usuale forma a lobo. Interessante è anche
discutere come debbano essere generalizzate le tecniche di calcolo analitiche e numericheper
studiare sistemi quantistici disomogenei. In particolare utilizzeremo degli approcci sia di
campo medio, che perturbativi. Per concludere descriveremo alcuni risultati ottenuti per il
modello di Bose-Hubbard su strutture fortemente disomogenee, più complesse dei superreticoli, come ad esempio i grafi a pettine, mostrando l’esistenza di una nuova fasequantistica
che chiameremo superfluido confinato.
37
Ore 9.50, Relatore: Mauro Antezza
THE CASIMIR EFFECT OUT OF THERMAL EQUILIBRIUM AND ITS
EFFECTS ON ULTRA-COLD GASES
Mauro Antezza
Dipartimento di Fisica, Università di Trento e Centro CNR-INFM sulla Condensazione di
Bose-Einstein, Via Sommarive 14, I-38050 Povo, Trento, Italia
La forza di Casimir-Polder caratterizza l’interazione superficie-atomo originata dalle fluttuazioni del campo elettromagnetico. Nella prima parte di questa relazione verranno discussi
i recenti sviluppi teorici [1] sulla dipendenza di tale forza dalla temperatura, sia all’equilibrio
che fuori dall’equilibrio termico. In particolare quando la temperatura della superficie é diversa da quella dell’ambiente, accade che la forza decada piú lentamente a grandi distanze
ed esibisca una dipendenza più forte dalla temperatura. Sarà descritta anche la recente estenzione di tale forza alla configurazione superficie-superficie [2].
Infine discuteremo l’effetto di frequency shift prodotto della forze superficie-atomo sulle oscillazioni collettive di un condesato di Bose-Einstein posizionato a pochi microns da una superficie dielettrica [3]. Tale effetto permette di studiare con grande accuratezza l’interazione
superficie-atomo a grandi distanze. La sua misura sperimentale, realizzata recentemente sia
all’equilibrio termico [4] che fuori equilibrio [5], è risultata essere in accordo con le previsioni
teoriche, fornendo la prima dimostrazione della dipendenza termica della forza di CasimirPolder.
1. M. Antezza, L.P. Pitaevskii, and S. Stringari, Phys. Rev. Lett., 95, 113202 (2005).
2. M. Antezza, L.P. Pitaevskii, S. Stringari, and V.B. Svetovoy, to be published (2006)
(arXiv:cond-mat/0607205).
3. M. Antezza, L.P. Pitaevskii, and S. Stringari, Phys. Rev. A, 70, 053619 (2004).
4. D.M. Harber, J.M. Obrecht, J.M. McGuirk and E.A. Cornell, Phys. Rev. A, 72, 033610
(2005).
5. J.M. Obrecht, R.J. Wild, M. Antezza, L.P. Pitaevskii, S. Stringari, and E.A. Cornell,
to be published (2006) (arXiv:physics/0608074).
38
PROGRAMMA DELLE RELAZIONI
Ore 11.10, Relatore: Roberta Citro
Phase transitions in the boson-fermion resonance model in one dimension
R. Citro1 e E. Orignac2
1
Dipartimento di Fisica “E. R. Caianiello” and Unità C.N.I.S.M. di Salerno
Università degli Studi di Salerno, Via S. Allende, I-84081 Baronissi (Sa), Italy
2
Laboratoire de Physique Théorique de l’École Normale Supérieure CNRS-UMR8549
24, Rue Lhomond F-75231 Paris Cedex 05, France
We discuss the phase transitions of fermions in one dimension with a narrow Feshbach resonance described by the boson Vfermion resonance model. By means of the bosonization
technique, we derive a low-energy Hamiltonian of the system and show that a strongly correlated state exists, where the order parameters of the Bose condensation and superfluidity
decay with thesame critical exponent. We also show that density fluctuations near the Fermi
wavevector are strongly suppressed as a consequence of a spin gap and a gap against the
formation of phase slips. We find a Luther VEmery point where the phase slips and the spin
excitations can be described in terms of pseudofermions, providing closed form expressions
of the density Vdensity correlations andthe spectral functions. The relevance of our results
for experiments with ultracold atomic gases subject to one-dimensional confinement is also
discussed.
1. R. Citro, E. Orignac, Phys. Rev. Lett. 95, 130402 (2005).
2. E. Orignac, R. Citro, Phys. Rev. A 73, 063611(2006).
39
Ore 12.00, Relatore: Alessio Recati
ULTRACOLD FERMI GASES AT UNITARITY
A. Recati, I. Carusotto, C. Lobo, S. Giorgini and S. Stringari
Dipartimento di Fisica, Università di Trento and CNR-INFM BEC Center, I-38050 Povo,
Trento, Italy
After an introduction to trapped superfluid spin-1/2 fermions, we focus on some of their
properties: (i) a new way to probe the polarizability of a gas with equal number of spin up
and spin down particles, and (ii) a possible normal state between the fully polarized and
superfluid one in the unbalance case. A brief discussion on recent experiment is eventually
presented.
40
PROGRAMMA DELLE RELAZIONI
ABSTRACTS DEI POSTERS
42
ABSTRACTS DEI POSTERS
43
EFFICIENCY OF INFORMATION SPREADING IN A POPULATION OF
DIFFUSING AGENTS
E. Agliari1 , R. Burioni1 , D. Cassi1 e F.M. Neri1
1
Dipartimento di Fisica, Università degli Studi di Parma viale G. Usberti 7/A, Parma,
Italia
We introduce a model for information spreading among a population of N agents diffusing
on a d-dimensional regular lattice, starting from an informed agent (Source). Information
passing from informed to unaware agents occurs whenever the relative distance is less than
1.
A decay factor z takes into account the degeneration of information as it passes from one
agent to another; the final average degree of information of the population, Iav (z), is thus
history-dependent. We find that the behavior of Iav (z) is non-monotonic with respect to N
and L [1]. In particular, it displays a set of minima whose existence is geometry independent
[2].
On the other hand, the structure of the underlying lattice strongly affects the time τ at which
the whole population has been reached by information; by comparing numerical simulations
with mean-field calculations, we show that dimension d = 2 is marginal for this problem and
mean-field calculations become exact for d ≥ 3.
1. E. Agliari, R. Burioni, D. Cassi and F.M. Neri, Phys. Rev. E 73, 046138 (2006)
2. E. Agliari, R. Burioni, D. Cassi and F.M. Neri, submitted.
44
ABSTRACTS DEI POSTERS
A THEORETICAL APPROACH TO OPTICAL PROPERTIES OF OPAL
BASED PHOTONIC CRYSTALS
A. Balestreri1 and L. C. Andreani1
1
Dipartimento di Fisica “A. Volta”, Università degli Studi di Pavia, via Bassi 6, I-27100
Pavia, Italia
Photonic Crystals (PhCs) are artificial materials whose dielectric function is periodic
either in one, two or three dimensions [1,2]. Essentially, they are the optical analogous of
ordinary crystals, since their periodicity determines a structure of permitted and forbidden
bands for the dispersion ω(k). When light propagation is inhibited for any polarization and
any incidence angle we have obtained a complete photonic bandgap. In order to obtain
such a control on light propagation, three-dimensional (3D) PhCs are the most appropriate
structures to deal with. Among these, artificial opals are readily available 3D PhCs as they
can be produced with easy and low cost process, such as natural sedimentation or vertical
deposition, and eventually infiltrated with high-index materials to obtain the so-called inverse
opals.
Bare opals consist of dielectric spheres arranged in a close-packed fcc lattice oriented
along the [111] crystallographic direction. A theoretical description of the optical properties
including diffraction in the high energy region is needed in order to understand the specific
features of these systems. The description s not a trivial one, also because of the partial
overlap between consecutive layers of spheres along the [111] direction.
In this work we present a theoretical approach to calculate optical spectra of opal PhCs
[3,4]. We mimic the actual opaline structure by subdividing each sphere in a set of cylinders
whose axis are oriented along [111] direction. Cylinder parameters are optimized by minimizing the difference between the photonic band dispersion of the actual and model geometry,
calculated by means of plane wave expansion.
The optimized structure is then implemented in a Fourier modal scattering matrix code in
order to obtain the optical spectra.
Results for bare opal optical spectra both in the low and in the high energy region are
shown. In particular we analyse the dependence of diffraction intensity with respect to the
layer number: we verify the existence of a “Pendellösung phenomenum”, i.e. the periodic
exchange of energy between two propagating beams inside the crystal.
1. E. Yablonovitch, Phys. Rev. Lett. 58, 2059 (1987).
2. S. John, Phys. Rev. Lett. 58, 2486 (1987).
3. J.F. Galisteo-López, M. Galli, M. Patrini, A. Balestreri, L. C. Andreani, and C. López,
Phys. Rev. B 73, 125103 (2006).
4. A. Balestreri and L.C. Andreani “Optical properties and diffraction effects in opal
photonic crystals”, submitted to PRE
45
MEAN-FIELD PHASE DIAGRAM OF THE DISORDERED
BOSE-HUBBARD MODEL
P. Buonsante1,2 , V. Penna1 and A. Vezzani3
1
3
Dipartimento di Fisica - Politecnico di Torino
2
Lagrange Project, CRT-ISI Foundation
Dipartimento di Fisica - Università degli Studi di Parma
We consider the Bose-Hubbard model describing ultracold bosons trapped in an optical
lattice with random on-site potentials. We show that the mean-field approximation to this
model captures the three phases expected for this system, Mott insulator, Bose glass and
superfluid.
46
ABSTRACTS DEI POSTERS
CROSSOVER BCS-BEC NEL MODELLO DI HUBBARD ATTRATTIVO
A. Toschi1 , M. Capone2,3 e C. Castellani3
1
Max-Planck-Institut f”ur Festkörperforschung, 70569, Stuttgart, Germany
2
INFM-SMC e ISC-CNR, Via dei Taurini 19, I-00185, Roma, Italia
3
Dipartimento di Fisica, Universitá di Roma “La Sapienza”, Piazzale A. Moro 5, I-00185,
Roma, Italia
Utilizzando la Teoria di Campo Medio Dinamico, abbiamo studiato l’evoluzione delle proprietá della fase superconduttiva del modello di Hubbard attrattivo al variare della costante
di accoppiamento, e la graduale evoluzione (crossover) da una superconduttivitá di tipo BCS,
ad una condensazione i Bose di coppie ”preformate”.
In particolare, abbiamo seguito l’evoluzione di diverse osservabili attraverso il crossover,
caratterizzando in dettaglio il bilancio energetico, e la relazione tra densitá di superfluido, gap ottica e temperatura critica. Nel regime BCS la temperatura critica e’ controllata dall’ampiezza della gap, e la superconduttivitá é stabilizzata da un guadagno di energia
potenziale. Viceversa, nel regime BEC la temperatura critica é proporzionale alla densitá
di superfluido, e la nascita della superconduttivitá é associata ad un guadagno di energia
cinetica [1].
La diversa natura della fase superconduttiva si riflette anche nelle proprietá della fase normale, in cui avviene una transizione tra un normale metallo ed una fase di coppie preformate
[2].
1. A. Toschi, M. Capone, and C. Castellani, Phys. Rev. B 72, 235118 (2005)
2. A. Toschi, P. Barone, M. Capone and C. Castellani, New Journal of Physics 7, 7 (2005);
M. Capone, C. Castellani, and M. Grilli, Phys. Rev. Lett. 88, 126403 (2002).
47
SUPERCONDUTTIVITA’ E ONDE DI DENSITA’ DI CARICA IN MISCELE
DI ATOMI FERMIONICI IN RETICOLI OTTICI
T.L. Dao1 , M. Capone2,3 e A. Georges1
1
Centre de Physique Théorique, Ecole Polytechnique, 91128 Palaiseau Cedex, France
2
INFM-SMC e ISC-CNR, Via dei Taurini 19, I-00185, Roma, Italia
3
Dipartimento di Fisica, Universitá di Roma “La Sapienza”, Piazzale A. Moro 5, I-00185,
Roma, Italia
La competizione tra superconduttivitá e onde di densitá di carica in miscele fermioniche di
atomi con massa diversa in reticoli ottici viene studiata nel modello di Hubbard attrattivo.
Si presentano risultati sia in regime perturbativo, che in accoppiamento forte, e i due casi
limite vengono confrontati con la teoria di campo medio dinamico, che permette di determinare il diagramma di fase in funzion dell’ampiezza dell’interazione e dello sbilanciamento
tra le masse.
Per piccoli valori dello sbilanciamento la fase superconduttiva e’ stabile, mentre al crescere
dello sbilanciamento per valori medi e grandi dell’attrazione, sia ha una separazione di fase tra
un’onda di densitá di carica commensurata (a densitá 0.5) e un superconduttore. Si discute
inoltre la possibilitá di una fase supersolida, con coesistenza dei due parametri d’ordine, per
grandi differenze tra le masse delle specie fermioniche.
48
ABSTRACTS DEI POSTERS
MANY-BODY PHYSICS OF A QUANTUM FLUID OF
EXCITON-POLARITONS IN A SEMICONDUCTOR MICROCAVITY
Iacopo Carusotto1 , Michiel Wouters1,2 , Cristiano Ciuti3
1
BEC-CNR-INFM and Dipartimento di Fisica, Università di Trento, 38050 Povo, Italy
2
TFVS, Universiteit Antwerpen, Universiteitsplein 1, 2610 Antwerpen, Belgium
3
Laboratoire Pierre Aigrain, École Normale Supérieure, 24 rue Lhomond, 75005 Paris,
France
Semiconductor microcavities embedding quantum wells with excitonic resonances strongly
coupled to the cavity mode are very promising systems for the study of the Bose gas in
completely new regimes far from thermodynamical equilibrium. The elementary excitations
of the system are exciton-polaritons, which satisfy Bose statistics. They interact with each
other due to their excitonic component and are coupled to external radiation by their photonic component. They are optically injected into the cavity by external laser fields, and
their coherence properties are inferred from the ones of the emitted light. As the system is
far from thermal equilibrium, its state is determined by a dynamical equilibrium between
driving and dissipation.
In the poster, we shall give an overview of our recent theoretical studies of the many-body
properties of such exciton-polariton gases, namely superfluidity effects, the critical behaviour
at the onset of coherent parametric emission, the role of the Goldstone mode, the Josephson
effect, and quasi-condensation issues in reduced dimensionality. Analogies and differences
with respect to the usual case of a Bose gas at equilibrium will be pointed out in detail, and
connection to recent experimental works will be made.
49
GROUND STATE FIDELITY AND QUANTUM PHASE TRANSITIONS IN
FREE FERMI SYSTEMS
Marco Cozzini1,2 , Paolo Giorda2 e Paolo Zanardi2
1
Dipartimento di Fisica, Politecnico di Torino, Corso Duca degli Abruzzi 24, I-10129
Torino, Italy 2 Institute for Scientific Interchange, Villa Gualino, Viale Settimio Severo 65,
I-10133 Torino, Italy
For general quadratic fermionic Hamiltonians, we compute the fidelity betweenground
states corresponding to different Hamiltonian parameters and analyze its connection with
quantum phase transitions. Each of these systems is
√ characterized by an L × L real matrix
Z whose polar decomposition, into a non-negative ZZ T and a unitary T , contains all the
relevant ground state information. The boundaries between different regions in the √
ground
state phase diagram are given by the points of, possibly asymptotic, singularity of ZZ T .
This latter in turn implies a critical drop of the fidelity function, whose rapidity can be
properly characterized in terms of (second) derivatives.
We present general results as well as their exemplification by a class of models which are the
variable range generalization of the fermionic Hamiltonian obtained by the Jordan-Wigner
transformation for the XY-model in a transversemagnetic field. Under periodic boundary
conditions, the relevant matrices of the problem become circulant and the models are exactly
solvable. The free-ends Hamiltonians require instead a numerical analysis. In particular, we
focus on the long range model corresponding to a totally connected directed graph.
We provide asymptotic results in the thermodynamic limit as well as an accurate finite-size
scaling analysis of the second order quantum phase transitions ofthe system. A comparison
between fidelity and other transition markers (e.g., entanglement entropy) borrowed from
quantum information is also considered.
1. P. Zanardi and N. Paunkovic, quant-ph/0512249.
2. P. Zanardi, M. Cozzini, and P. Giorda, quant-ph/0606130.
50
ABSTRACTS DEI POSTERS
EFFECTS OF SOLVENT AND ELECTROSTATIC INTERACTIONS
TREATMENT ON PEPTIDE FOLDING: µs TIMESCALE MOLECULAR
DYNAMICS SIMULATIONS
Isabella Daidone1 , Andrea Amadei2 , Martin Ulmschneider3 , Alfredo Di Nola3 and Jeremy
C. Smith1
1
IWR, Computational Molecular Biophysics, Im Neuenheimer Feld 368, 69120 Heidelberg,
Germany.
2
Dipartimento di Scienze e Tecnologie Chimiche, University of Rome ”Tor Vergata” via
della Ricerca Scientifica 1, I-00133 Rome, Italy.
3
Department of Chemistry, University of Rome “La Sapienza” P.le Aldo Moro 5, 00185
Rome, Italy.
Abstract
The influence of electrostatic interactions treatment and simplified solvent models in computing peptide folding thermodynamics and kinetics is addressed by µs time scale molecular
dynamics simulations of the amyloidogenic prion protein H1 peptide. A reference molecular
dynamics (MD) simulation (1 µs) in explicit water using the particle mesh ewald (PME)
method for computing the Coulomb interactions is compared with another explicit solvent
MD simulation where the cut-off method instead of the PME one is used and with an implicit
solvent simulation performed using the generalized Born/surface area model. In the reference
PME simulation the peptide, initially modeled as an α-helix, preferentially adopts a rather
stable β-hairpin conformation, in agreement with experimental evidences. The implicit solvent model is found to reproduce only the thermodynamics of partially folded β-hairpins with
up to two hydrogen bonds, while it rather fails in sampling fully folded structures. In contrast, in the cut-off simulation the β-state ensemble is correctly reproduced but helical states
are heavily overweighted. Furthermore, conformational diffusion speed in the implicit solvent
simulation is shown to be almost doubled with respect to the explicit reference one while it
results to be insensitive to the long range interactions treatment. Finally, the β-hairpin folding kinetics, modeled as a diffusive process over the free energy surface [1], resulted to be
significantly different in both the approximated methods.
[1.] I. Daidone,M. D’Abramo, A. Di Nola and A. Amadei, J. Am. Chem. Soc. 127, 14825
(2005)
51
Self Localization of BECs in Optical Lattices induced by Boundary Dissipation
Roberto Livi1 , Roberto Franzosi1 , and Gian-Luca Oppo2
1
2
Dip. di Fisica, CNR-INFM and CSDC, Università di Firenze, Via Sansone 1, I-50019
Sesto Fiorentino, Italy.
Dept. of Physics, University of Strathclyde, 107 Rottenrow, Glasgow G4 ONG, Scotland,
U.K.
In Ref. [1] we have introduced a technique to obtain localization of Bose-Einstein condensates
in optical lattices via boundary dissipations. Stationary and traveling localized states have
been generated by removing atoms at the optical lattice ends. Clear regimes of stretched
exponential decay for the number of atoms trapped in the lattice have been identified. This
phenomenon is universal and can also be observed in arrays of optical waveguides with mirrors
at the system boundaries [2]. In Ref. [3] we have shown how measurements on the emitted
atoms can be exploited for determining the presence and nature of localized states inside the
lattice. By a travelling breather, for example, one can determine presence and position of
self-trapped stationary states through periodic bounces at the lossy boundary. By measuring
densities and phases of the emitted atoms, multi-breather states and breather interactions
are characterized.
1. R. Livi, R. Franzosi and G.-L. Oppo Phys. Rev. Lett. 97, 060401 (2006)
2. S. Lepri, R. Livi and A. Politi, Phys. Rep. 377, 1 (2003).
3. R. Franzosi, R. Livi and G.-L. Oppo “Probing the dynamics of Bose-Einstein condensates via boundary dissipation” submitted to J. of Phys. B (2006)
52
ABSTRACTS DEI POSTERS
Quantum Transport in Carbon Nanotubes near a Conducting Boundary:
Vacuum Fluctuations and Decoherence
P. G. Gabrielli* and S. Gabriellii**
*ENEA, Centro Ricerche Casaccia, via Anguillarese 301 Rome Italy
**Dip. di fisica, Univ. degli Studi di Roma “La Sapienza”, Piazzale A.Moro 2Rome Italy
The process of environmental decoherence is seen to occur when we include the quantum
dynamics of a system and its environment: the innovative idea is that environmental degrees
of freedom are relevant even though the coupling to them is only weak. The effect of vacuum
fluctuations on electron coherence is known: the time-varying electromagnetic field produces
a time-varying Aharonov-Bohm phase. It is well known that a conducting boundary modifies
the properties of the zero-point fluctuations and therefore could affect the electronic transport
properties in a carbon nanotube via interaction with a timevarying electromagnetic field.
We shall go to discuss the situation in which a quantum-mechanical system, the ballistic
electrons in nanotube, is disturbed not just by a classical system but another quantummechanical system, the vacuum fluc-tuations due to conducting boundary , about which
there are statistical uncertainties.
53
QUANTUM SIEVING OF HYDROGEN ISOTOPES
Giovanni Garberoglio1 e J. Karl Johnson2
1
2
Dipartimento di Fisica, Università degli Studi di Trento, Italia
Department of Chemical and Petroleum Engineering, University of Pittsburgh, PA, USA.
L’assorbimento a bassa temperatura di gas leggeri - quali l’idrogeno - all’interno di materiali
microporosi è influenzato dagli effetti di diffrazione quantistica attraverso la lunghezza d’onda
termica di de Broglie.
Le differenze negli stati quantistici di differenti isotopi assorbiti sullo stesso substrato possono
produrre un assorbimento selettivo per una specie isotopica piuttosto che per l’altra, e questo
fenomeno potrebbe permettere in linea di principio una efficiente separazione degli isotopi a
partire da una miscela gassosa.
In questo poster vengono presentati alcuni risultati ottenuti tramite simulazione al calcolatore
per i valori della selettività relativa a isotopi di idrogeno su due esempi di materiali microporosi, ovvero nanotubi di carbonio e reticoli metallo-organici a temperature criogeniche (77
e 20 K). Nel caso dei nanotubi la selettività dipende sensibilmente dalle dimensioni degli
stessi, e può raggiungere valori molto alti[1]. La selettività nei reticoli metallo-organici è
invece decisamente minore, a causa del minore effetto di confinamento di queste strutture.
1. G. Garberoglio, M.M. DeKlavon , J.K. Johnson. J. Phys. Chem. B, 110, 1733-1741
(2006).
54
ABSTRACTS DEI POSTERS
SHEAR EFFECTS IN LAMELLAR ORDERING
G. Gonnella1 , Antonio Lamura2 and Aiguo Xu1
1
Dipartimento di Fisica, Università di Bari and Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sez.
di Bari and INFM, via Amendola 173, 70126 Bari, Italy
2
A. Lamura Istituto Applicazioni Calcolo, CNR, Sezione di Bari, via Amendola 122/D,
70126 Bari, Italy
We study the behavior of a fluid quenched from the disordered into the lamellar phase under
the action of a shear flow. The dynamics of the system is described by Navier-Stokes and
convection-diffusion equations with pressure tensor and chemical potential derived by the
Brazovskii free-energy. Our simulations are based on a mixed numerical method with Lattice Boltzmann equation and finite difference scheme for Navier-Stokes and order parameter
equations, respectively. We focus on cases where banded flows are observed with two different
slopes for the component of velocity in the direction of the applied flow. Close to the walls
the system reaches a lamellar order with very few defects and the slope of the horizontal velocity is higher than the imposed shear rate. In the middle of the system the local shear rate
is lower than the imposed one and the system looks as a mixture of tilted lamellae, droplets
and small elongated domains. We refer to this as to a region with a Shear Induced Structures (SIS) configuration. The local behavior of the stress shows that the system with the
coexisting lamellar and SIS regions is in mechanical equilibrium. This phenomenon occurs,
at fixed viscosity, for shear rates under a certain threshold; when the imposed shear rate is
sufficiently large, lamellar order develops in the whole system. Effects of different viscosities
have been also considered: The SIS region is observed only at low enough viscosity. We
compare the above scenario with the usual one of shear banding. In particular, we do not
find evidence for a plateau of the stress at varying imposed shear rates in the region with
banded flow. We interpret our results as due to a tendency of the lamellar system to oppose
to the presence of the applied flow.
55
LA GENERALIZZAZIONE DEL TEOREMA
FLUTTUAZIONE-DISSIPAZIONE : UNA MISURA DIRETTA DELLA
RISPOSTA LINEARE
E.Lippiello 1 , F.Corberi
1
2
e M.Zannetti2
Dipartimento di Scienze Fisiche Universitá di Napoli ”Federico II”, Napoli, Italia
2
Dipartimento di Fisica Universitá di Salerno, Salerno, Italia
Lo studio della funzione di risposta lineare R si e’ rivelata strumento molto efficace nella
caratterizzazione delle proprieta’ di non equilibrio di sistemi con rilassamento lento [1].
All’equilibrio R e’ legato alla funzione di correlazione C dal teorema fluttuazione-dissipazione.
Si mostrera’ che anche per sistemi lontani dall’equilibrio e’ possibile stabilre una relazione
che lega R a funzioni di correlazione della dinamica inperturbata [2]. Questa relazione vale in
grande generalita’, ad esmpio, non dipende dalla simmetria continua o discreta delle variabili
di spin e non dipende dalla presenza di eventuali vincoli dinamici e di disordine congelato.
Questo nuovo risultato per R si traduce in un potente algoritmo numerico che consente la
misura diretta della risposta lineare [3]. Verra’ quindi presentato un ampio studio del comportamento di R in quello che puo’ essere considerato il prototipo del sistema con dinamica
lenta: il modello di Ising cinetico raffreddato al punto critico o al di sotto del punto critico.
I risultati numerici e le proposte teoriche saranno confrontate nei vari casi considerati.
1. L.F. Cugliandolo and J. Kurchan, Phys. Rev. Lett. 71,173 (1993)
2. E. Lippiello, F. Corberi and M.Zannetti, Phys. Rev. E 71, 036184 (2005)
3. F. Corberi, E. Lippiello and M.Zannetti, Phys. Rev. E 72, 056103 (2005)
56
ABSTRACTS DEI POSTERS
STRUCTURAL PROPERTIES OF 2DEG: COMPARISON OF QMC
RESULTS FOR ONE AND TWO-VALLEY SYSTEMS
M. Marchi 1 , S. Moroni 2 , G. Senatore
3
1
3
, 2 DEMOCRITOS-INFM-CNR, Trieste, Italyi
DEMOCRITOS-INFM-CNR, Trieste, Italy and DFT, University of Trieste, Italy
Spin-summed and spin-resolved pair-correlation functions for a two-dimensional electron gas
(2DEG) with two symmetric valleys have been obtained for a wide range of electron densities
and spin polarization with extensive quantum Monte Carlo (QMC) simulations. We comment
on these results and compare them with previously available pair-correlation functions for
one-valley 2DEG [1].
1. P. Gori-Giorgi, S. Moroni, G. Bachelet, Phys. Rev. B 70, 115102 (2004)
57
STRONG-COUPLING EXPANSION FOR GENERALIZED HUBBARD
HAMILTONIANS DESCRIBING ULTRACOLD FERMIONS IN A 1D
OPTICAL LATTICE
F. Massel1 V. Penna1
1
Dipartimento di Fisica, Politecnico di Torino and INFM, Corso Duca degli Abruzzi 24,
I-10129 Torino, Italy
It has been shown [1, 2] that a suitable description of ultracold fermions inoptical lattices
can be performed in term of Hubbard-like Hamiltonians. In the present work a second
order strong coupling perturbative expansion for a one-dimensional Hubbard-like model is
presented. This technique leads to a first insight into the complex phase-diagram structure
of this model.
1. D. Jaksch and P. Zoller. The cold atom hubbard toolbox. Ann. Phys.,31:52, 2005.
2. F. Massel and V. Penna. Hubbard-like Hamiltonian for ultracold atoms in a onedimensional optical lattice. Phys. Rev. A, 72:053619, 2005.
58
ABSTRACTS DEI POSTERS
EXTENDED BOSE HUBBARD MODEL OF INTERACTING BOSONIC
ATOMS IN OPTICAL LATTICES:FROM SUPERFLUIFIDTY TO DENSITY
WAVES
Giovanni Mazzarella
1,2
, S.M. Giampaolo2 , F. Illuminati2
1
2
ITP, Universitaet Hannover, Appelstrasse, 2-30167- Hannover, Germany
Dipartimento di Fisica ,Università degli Studi di Salerno, Via Salvator Allende,
1-84081-Baronissi-SA-Italy
For systems of interacting, ultracold spin-zero neutral bosonic atoms, harmonically trapped
and subject to an optical lattice potential, we derive an Extended Bose Hubbard (EBH)
model by developing a systematic expansion for the Hamiltonian of the system in powers of
the lattice parameters and of a scale parameter, the lattice attenuation factor. We identify the
dominant terms that need to be retained in realistic experimental conditions, up to nearestneighbor interactions and nearest-neighbor hoppings conditioned by the on site occupation
numbers. In mean field approximation, we determine the free energy of the system and
study the phase diagram both at zero and at finite temperature. At variance with the
standard on site Bose Hubbard model, the zero temperature phase diagram of the EBH
model possesses a dual structure in the Mott insulating regime. Namely, for specific ranges
of the lattice parameters, a density wave phase characterizes the system at integer fillin! gs,
with domains of alternating mean occupation numbers that are the atomic counterparts of
the domains of staggered magnetizations in an antiferromagnetic phase. We show as well
that in the EBH model, a zero-temperature quantum phase transition to pair superfluidity
is in principle possible, but completely suppressed at lowest order in the lattice attenuation
factor. Finally, we determine the possible occurrence of the different phases as a function of
the experimentally controllable lattice parameters.
59
BOSE-EINSTEIN CONDENSATES OF DIPOLAR GASES
Paolo Pedri
Laboratoire de Physique Théorique et Modèles Statistiques, Université Paris Sud,
91405 Orsay Cedex, France
Nel recente esperimento del gruppo di Stoccarda [1] atomi di cromo 52 Cr sono stati condensati. Il cromo ha la particolarità di possidere un dipolo magnetico molto elevato (6µB ).
Di conseguenza l’interazione dipolo-dipolo diventa comparabile con l’usuale interazione di
contatto rendendone misurabili gli effetti.
In particolare il gruppo di Stoccarda ha studiato l’espansione di questo condensato dipolare mostrando chiaramente gli effetti di questo nuovo tipo di interazione nel contesto degli
atomi ultrafreddi. Le misure di aspect ratio sono presentate.
La presenza dell’interazione dipolo-dipolo rende inoltre possibili nuove strutture e fasi
assenti nel caso di pura interazione di contatto. In paricolare è noto che i solitoni realizzati con gli usuali condensati sono stabili solo in una dimensione. Al contrario il carattere
non locale dell’interazione dipolo-dipolo li rende stabili anche in due dimensioni [2]. Le condizioni di stabilità e le più basse oscillazioni collettive sono analizzate in dettaglio. Inoltre
grazie ai veloci progressi nel campo delle molecole ultrafredde, condensati molecolari saranno
disponibili. Le molecole possono avere, oltre a un momento di dipolo, anche un momento di
quadrupolo relativamente grande. Questo rende possibile la formazione di uno stato condensato con un’osclillazione di densità (supersolido). Le condizioni di stabilità sono analizzate
in dettaglio.
1. J. Stuhler et al., Phys. Rev. Lett. 95, 150406 (2005)
2. P. Pedri, L. Santos, Phys. Rev. Lett. 95, 200404 (2005)
60
ABSTRACTS DEI POSTERS
EQUATION OF STATE OF AN INTERACTING BOSE GAS AT FINITE
TEMPERATURE:
A PATH INTEGRAL MONTE CARLO STUDY
S. Pilati1 , K. Sakkos2 , J. Boronat2 , J. Casulleras2 , and S. Giorgini1
1
2
Dipartimento di Fisica, Università di Trento and CRS-BEC INFM, I-38050 Povo, Italy
Departament de Fı́sica i Enginyeria Nuclear, Campus Nord B4-B5, Universitat Politècnica
de Catalunya, E-08034 Barcelona, Spain
By using exact Path Integral Monte Carlo methods we calculate the equation of state of
an interacting Bose gas as a function of temperature both below and above the superfluid
transition. The universal character of the equation of state for dilute systems and low enough
temperatures is investigated by modelling the interatomic interactions with different repulsive
potentials corresponding to the same s-wave scattering length. For temperatures above the
transition we compare the results for energy and pressure with the virial expansion. At
low temperatures we find agreement with the ground-state energy calculated using Diffusion
Monte Carlo techniques.
61
VERIFICA DELLA SIMMETRIA DI GALLAVOTTI-COHEN IN UN
MODELLO STOCASTICO CON STATO STAZIONARIO NON GIBBSIANO
Piscitelli A.1 , Gonnella G.2 , Lamura A.2
1
2
Istituto Nazionale di Fisica Nucleare Sezione di Bari, via Amendola 173, 70126, Bari
Istituto Nazionale per la Fisica della Materia e Dipartimento di Fisica Universitá di Bari
e Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Bari, via Amendola 173, 70126, Bari
Il teorema delle fluttuazioni [1] è un risultato sul tasso di produzione di entropia in uno stato
stazionario di non equilibrio di un sistema dinamico.
Recentemente ci si è chiesti se la relazione prevista dal teorema per l’entropia possa
sussistere anche per la potenza dissipata di un sistema termodinamico nello stato stazionario
di non equilibrio.
Sia π W (p; τ ) la funzione di distribuzione per la probabilitá che la potenza dissipata W valga
Wτ nell’intervallo di tempo τ ; sia inoltre w = hWτ i la media di Wτ sull’intera storia temporale
τ
.
ep= W
wτ
Il limite della quantitá
Ã
!
π W (p; τ )
1
f (p; τ ) =
ln
,
wτ
π W (−p; τ )
W
in accordo con quanto suggerito dal teorema, dovrebbe comportarsi come:
f W (p; τ ) ∼ p
nel limite τ → ∞.
Per studiare la validitá di questa relazione si è considerato un sistema la cui evoluzione
è governata da un’equazione di Langevin con una energia libera di Ginzburg-Landau, mantenuto al di sopra della temperatura critica in uno stato stazionario non gibbsiano attraverso
l’imposizione dall’esterno di un flusso di shear.
Si presenta lo studio del sistema attraverso la verifica dell’ergodicitá, la misura del tempo di
decorrelazione dello stress e risultati sull’andamento della funzione f W (p; τ ) al variare di τ .
1. G. Gallavotti and E.D.G. Cohen, Phys. Rev. Lett. 74 2694 (1995)
62
ABSTRACTS DEI POSTERS
ANOMALIE DELL’ACQUA ED EFFETTO IDROFOBICO PER SOLUTI
SEMPLICI E POLIMERICI: UN APPROCCIO SU RETICOLO
Marco Pretti1,2 e Carla Buzano1
1
Dipartimento di Fisica, Politecnico di Torino, Torino, Italia
INFM-CNR, Istituto dei Sistemi Complessi, Roma, Italia
2
In questo contributo, facciamo una breve rassegna delle proprietà anomale dell’acqua come
sostanza pura e come solvente, e descriviamo i risultati di una ricerca su un modello di fluidoreticolare. Il modello è definito su un reticolo cubico a corpo centrato, e le molecole d’acqua
modello possiedono una simmetria tetraedrica, con quattro “braccia leganti” equivalenti.
Il modello fornisce una descrizione abbastanza coerente della termodinamica dell’acqua e
riproduce qualitativamente diverse proprietà osservate sia nell’acqua pura che nelle soluzioni
di soluti apolari (idrofobici) semplici. Introduciamo poi anche un modello più generale, inteso
a descrivere un polimero in soluzione acquosa. In opportune condizioni, questo modello
prevede una transizione anomala di collasso del polimero (coil-globule) all’aumentare della
temperatura. Discutiamo brevemente la possibile rilevanza di questi risultati per quanto
riguarda la fenomenologia dei polimeri termoreversibili e della denaturazione fredda nelle
proteine.
63
Phase Diagram of Spinor BECs in 1D optical lattices
Matteo Rizzi
NEST-CNR-INFM & Scuola Normale Superiore, Piazza dei Cavalieri 7, I-56126 Pisa, Italy
Density Matrix Renormalization Group has been applied to accurately determine the lobe
structure and the magnetic order of such systems. The Mott lobes present an even or odd
asymmetry associated to the boson filling. We show that for odd fillings the insulating
phase is always in a dimerized state. The results obtained in this work are also relevant
for the determination of the ground state phase diagram of the S=1 Heisenberg model with
biquadratic interaction. The results presented here were recently confirmed by Bergkvist et
al., cond-mat/0606265. Journ. Ref.: Phys Rev. Lett. 95, 240404 (2005) and J. Phys. B: At.
Mol. Opt. Phys. 39 S163-S175 (2006).
64
ABSTRACTS DEI POSTERS
Decoherence induced by quantum spin baths
Davide Rossini1 , Tommaso Calarco2,3 , Vittorio Giovannetti1 , Simone Montangero1,4 , and
Rosario Fazio5,1
1
NEST-CNR-INFM & Scuola Normale Superiore, piazza dei Cavalieri 7,
I-56126 Pisa, Italy
2
Dipartimento di Fisica, Università di Trento and BEC-CNR-INFM, I-38050 Povo, Italy
3
ITAMP, Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, Cambridge, MA 02138, USA
4
Institut für Theoretische Festkörperphysik, Universität Karlsruhe, 76128 Germany
5
International School for Advanced Studies (SISSA) via Beirut 2-4,
I-34014, Trieste - Italy
We discuss the effects induced on a two-level system by the coupling with a one-dimensional
array of spin 1/2-particles, whose free evolution is driven by a Hamiltonian which embraces
Ising, XY and Heisenberg universality classes. This wide class of spin baths covers a great
importance in quantum engineering, since it can be realized experimentally with atoms in
optical lattices [1]. We provide results which go beyond the case of a central spin coupled
uniformly to all the spins of the baths [2,3]; for the XY and Ising universality classes we
are able to give an exact expression for the decay of the coherence, while in the case of the
Heisenberg spin bath we study the decoherence numerically, by means of the time-dependent
density matrix renormalization group [4,5]. Special attention is devoted to the study of the
two-level system’s behavior when the bath approaches the critical regime: far from criticality
the loss of coherence is independent of the number of spins in the bath, while at quantum
criticality decoherence does depend on the environmental size and it is strongly enhanced.
1 D. Rossini, T. Calarco, V. Giovannetti, S. Montangero, and R. Fazio, Eprint: quantph/0605051.
2 H.T. Quan, Z. Song, X.F. Liu, P. Zanardi, and C.P. Sun, Phys. Rev. Lett. 96, 140604
(2006).
3 F.M. Cucchietti, S. Fernandez-Vidal, and J.P. Paz, Eprint: quant-ph/0604136.
4 U. Schollwöck, Rev. Mod. Phys. 77, 259 (2005).
5 S.R. White, and A.E. Feiguin, Phys. Rev. Lett. 93, 076401 (2004).
65
LIQUID-LIQUID COEXISTENCE IN THE PHASE DIAGRAM OF A FLUID
CONFINED IN FRACTALS POROUS MATERIALS
V. De Grandis, P. Gallo and M. Rovere
Dipartimento di Fisica, Università “Roma Tre”,
and Democritos National Simulation Center, INFM-CNR,
Via della Vasca Navale 84, 00146 Roma, Italy.
Multicanonical ensemble sampling simulations have been performed to calculate the phase
diagram of a Lennard-Jones fluid embedded in a fractal random matrix generated trough
diffusion limited cluster aggregation. The study of the system at increasing size and constant
porosity shows that the results are independent from the matrix realization but not from the
size effects. A gas-liquid transition shifted with respect to bulk is found. On growing the
size of the system on the high density side of the gas-liquid coexistence curve it appears a
second coexistence region between two liquid phases. These two phases are characterized by
a different behaviour of the local density inside the interconnected porous structure at the
same temperature and chemical potential.
66
ABSTRACTS DEI POSTERS
QUANTUM VACUUM RADIATION FROM A SEMICONDUCTOR
MICROCAVITY IN THE ULTRASTRONG COUPLING REGIME
Simone De Liberato1,2 , Cristiano Ciuti1 e Iacopo Carusotto3
1
Matériaux et Phénomènes Quantiques, Université, Paris 7, France
Laboratoire Pierre Aigrain, École Normale Supérieure, 24 rue Lhomond, 75005 Paris,
France
CRS BEC-INFM and Dipartimento dei Fisica, Università di Trento, I-38050 Povo, Italy
2
3
We present a theory of the quantum vacuum radiation induced by an arbitrary time-modulation of the vacuum Rabi frequency of a quantum well intersubband transition in a semiconductor planar microcavity. We determine the intensity and spectral signatures of the
extra-cavity quantum vacuum radiation on the amplitude and frequency of modulation of
the vacuum Rabi frequency, accounting for the radiative and non-radiative losses. We show
that with realistic semiconductor parameters an ultra-fast modulation of the vacuum Rabi
frequency can produce a significant amount of quantum correlated photon pairs (well exceeding the black-body thermal background) and that for well phase-matched modulation it can
even produce a vacuum parametric instability.
1. C. Ciuti, I. Carusotto and G. Bastard Phys. Rev. B 72, 115303 (2005)
2. C. Ciuti and I. Carusotto Phys. Rev. A (Accepted)
3. S. De Liberato, C. Ciuti and I. Carusotto (In preparation)
67
Stability and excitations of solitons in 2D Bose-Einstein condensates
S. Tsuchiya, F. Dalfovo, C. Tozzo, and L. Pitaevskii
CNR-INFM BEC Center and Physics Dept., University of Trento, Italy
Solitons in atomic Bose-Einstein condensates have recently attracted much attention and
have been studied both theoretically and experimentally. In the ’80s, Jones and Roberts
[J. Phys. A 15, 2599 (1982)] showed that the Gross-Pitaevskii (GP) equation admits a
two-dimensional solitary wave solution representing a vortex-antivortex pair moving in the
condensate at a given velocity. When the soliton moves at a velocity close to the Bogoliubov
sound speed it takes the form of a rarefaction wave. Since the dispersion law of this soliton
is lower than the one of Bogoliubov excitations in the uniform gas, it is expected to be stable
in 2D and it might affect the dynamic and thermodynamic properties of the condensate. We
study the stability and the excitations of this soliton by numerically solving the GP equation
as well as the Kadomtsev-Petviashvili equation.
68
ABSTRACTS DEI POSTERS
DOMINANT FOLDING PATHWAYS
Marcello Sega1 , Pietro Faccioli2 , Francesco Pederiva3 e Henri Orland4
1
Dipartimento di Fisica, Università degli Studi di Trento, via Sommarive 14, Trento, Italia
Dipartimento di Fisica e I.N.F.N., Università degli Studi di Trento, via Sommarive 14,
Trento, Italia
3
Dipartimento di Fisica e C.N.R./I.N.F.M.-DEMOCRITOS National Simulation Center,
Università degli Studi di Trento, via Sommarive 14, Trento, Italia
4
Service de Physique Théorique, Centre d’Etudes de Saclay, Gif-sur-Yvette Cedex, Francia
2
L’analogia formale tra il fenomeno della diffusione e l’evoluzione dei pacchetti d’onda quantistici permette di scrivere l’equazione di Fokker-Planck per il moto di una proteina in un
bagno termico in termini di path integral: conseguentemente é possibile derivare un principio variazionale che permette di calcolare la più probabile sequenza di cambi conformazionali
che unisce due arbitrarie configurazioni senza richiedere la conoscenza a priori di alcuna
coordinata di reazione.
Il metodo é stato applicato con successo ad un modello semplificato (Go-like) di villina [1].
Mostriamo ora per la prima volta i risultati ottenuti su un modello atomistico del dipeptide di
alanina. Il valore del tempo di ”folding” più probabile viene confrontato con i dati di dinamica
molecolare, raccolti dall’analisi di 3 mus di traiettoria, ottenendo un ottimo accordo.
1. Dominant pathways in protein folding, P. Faccioli, M. Sega, F. Pederiva, and H. Orland,
to be published in Phys. Rev. Lett.
69
70
ABSTRACTS DEI POSTERS
RELATORI E SESSIONI 1982 - 2004
72
RELATORI E SESSIONI 1982 - 2004
RELATORI 1982 - 2004
1982 (Comitato: Jacucci - Tosi)
Balucani/Vallauri, Castellani, Ciccotti/Tenenbaum, Marinari, Omerti, Parrinello, Perini, Parola, Reatto, Ronchetti, Rovere, Tartaglia/Zannetti
1983 (Comitato: De Pasquale - Jacucci - Tosi)
Bachelet, Calandra, Campagnoli, Celasco, Galleani, Giaquinta, Grigolini, Mistura,
Pucci, Rasetti, Rastelli, Resta, Stella, Vetri, Zannetti
1984 (Comitato: Jacucci - Pastori Parravicini - Tosi)
Altarelli, Bertoni, Borsa/Rigamonti, Bottani, Böbel, Cassandro, Castellani, Casula/Mula, Ciccotti, Martinelli, Miotello, Nizzoli, Parola/Reatto, Parrinello, Peliti, Ruggiero, Strinati, Toigo, Toller
1985 (Comitato: Jacucci - Levi - Tosi)
Andreoni, Ballone, Bisi, Bonifacio, Bosse, Car, Galgani, Gianturco, Girlanda, Leonardi/Vaglica, Lipari, Pietronero, Righini, Stringari, Terzi, Tognetti/Giachetti, Torello,
Vignale/Singwi
1986 (Comitato: Jacucci - Marinaro - Tosi)
Bachelet/Jacucci, Baldo, Brivio, Car/Parrinello, Carnevali, Casati, Ceperley, Clementi,
Fasolino, Chiarotti, Jacoboni, Jona, Levi, Molinari, Morandi, Pegoraro, Preziosi, Rasetti, Reatto, Rovere/Tosi, Tommasini, Virasoro
1987 (Comitato: Carnevali - Jacucci - Tosi)
Almitrano, Antonelli, Benettin, Capasso, Car, Cassi, Ciccotti, D’Aguanno, D’Andrea/Toffoli, De Arcangelis, De Lorenzi, Ercolessi, Farrario, Franceschini, Giorgilli, Jacucci,
Livi, Lugli, Parisi, Politi, Roman, Ronchetti, Sampoli, Selloni, Uhrik
1988 (Comitato: Jacucci - Tosi + Bachelet - Benedek - Vulpiani)
Andreoni, Baldereschi, Berretti/Sokal, Buda, Carnevali/Patarnello, Castellani, Catellani, Cortona, Crisanti, Del Sole, Falcone, Giannozzi, Iarlori, Jug, Levi, Livi, Meloni,
Miglio, Ossicini, Paladin, Pastore, Ronchetti, Sorella, Succi, Tagliacozzo, Vitale, Viviani, Vulpiani, Yu Lu, Zanetti
1989 (Comitato: Bachelet - Jacucci - Tosi)
Arrigoni, Ballone, de Gironcoli, Ferrario, Finocchi, Giavarini, Harding, Maan, Marchesoni, Meroni, Miotello, Montorsi, Peressi, Pietronero, Pucci, Reatto, Rovere, Santini,
Scoppola, Senatore, Tarancòn
1990 (Comitato: Bachelet - Rasetti - Tosi)
Bertoncini, Brunetti, Campa, Carra, Casartelli, Casti, Chubukov, Colombo, Compagno, D’Ariano, Franciosi, Galli, Girlanda, Grilli, Jug, Lugli, Massidda, Parola, Pini,
Politi, Selloni/Ancilotto, Stringari, Tombesi, Zhang Yi-Cheng
73
1991 (Comitato: Bachelet - Rasetti - Ronchetti - Senatore - Tosi)
Andreani, Baroni, Beltram, Caianello, Carraro, De Vita, Giaquinta, Guarnieri, Iarlori, Jona-Lasinio, Livi, Molteni, Morandi, Pastore, Pilla, Pitaevskij, Presilla, Romanò,
Vergassola, Vitiello
1992 (Comitato: Bachelet - Rasetti - Ronchetti - Senatore - Tosi)
Andreoni, Arecchi, Benzi, Bosin, Dalfovo, Del Sole, Falci, Kumar, Manghi, Marconi,
Monachesi, Moroni, Olla, Onida, Oss, Pierleoni, Rastelli, Reatto, Tomagnini, Vignale
1993 (Comitato: Bachelet - Rasetti - Ronchetti - Senatore - Tosi)
Ancilotto, Brink, Buda, Caselle, Cassi, Celeghini, Cucolo, Fiorentini, Finocchi, Franceschetti, Galli, Kapral, Maritan, Nori, Paladin, Pasquarello, Penna, Resta, Toigo, Vespignani
1994 (Comitato: Ferrari - Senatore - Stella - Tosi)
Bernasconi, Cappelli, Casetti, Ciuchi, Di Ventra, Fabrizio, Ferconi, Ferrando, Giannozzi, Giorgini, Marchi, Mariani, Marsili, Oppo, Pavone, Reining, Rubini, Seno, Serva,
Vulpiani
1995 (Comitato: Ferrari - Rasetti - Senatore - Stringari - Tosi)
Montorsi, Sorella, Gallavotti, Ossicini, Tassone, Mauri, Alippi, Santoro, Massobrio,
Sette, Pierleoni, Pederiva, Moroni, Ferrari, Cuccoli, Maritan, Borgonovi, Benvenuto,
Macchiavello, Brambilla
1996 (Comitato: Ferrari - Rasetti - Senatore - Stringari - Tosi)
Stringari, Barenghi, Inguscio, Pistolesi, Grilli, Salerno, Iengo, Coniglio, Zecchina, Palma,
Paladin, Politi, Nijmeijer, Fazio, Canali, Manini, Brivio, Buda, Binggeli, Dell’Anna,
Rapisarda
1997 (Comitato: Ferrari - Rasetti - Senatore - Stringari - Tosi)
Ferrando, De Gironcoli, Crisanti, Livi, Parisi, Loreto, Catellani, Trioni, Fazio, Minguzzi, Smerzi, Galli, Giorgini, Conti, Goldoni, Beltram, Gygi, Onida, Filippetti, Melchionna
1998 (Comitato: Dalfovo - Di Castro - Rasetti - Senatore - Tosi)
Micheletti, Nicodemi, Franz, Ruocco, Sciortino, Cleri, Roman, Scandolo, Giglio, Rossi,
Raimondi, Sorella, Durin, Cosentini, Arrigoni, Morandi, Burioni, Caprara, Casetti,
Politi
1999 (Comitato: Dalfovo - Di Castro - Rasetti - Senatore - Tosi)
Pistolesi, Biagini, Penna, Capriotti, Cuccoli, Paris, Zanardi, Carloni, Bezzi, Giacca,
Pulci, Fiorentini, Lazzeri, Montanari, Minniti, Chiofalo, Di Castro, Zecchina, Marsili,
Orlandini, Zapperi
2000 (Comitato: Dalfovo - Di Castro - Senatore - Vulpiani)
Gallo, Coluzzi, Pieri, Giuliano, Santoro, Perali, Porcelli, Macchi, Stringari, Benenti,
Becca, De Palo, Giuliani, Dal Corso, Degoli, Rigamonti, Puglisi, Borgonovi, Mazzino,
Delfino
74
RELATORI E SESSIONI 1982 - 2004
2001 (Comitato: Dalfovo - Di Castro - Senatore - Vulpiani)
D’Amico, Biolatti, Ricci-Tersenghi, Bagnoli, Capone, Jug, Cappellutti, Benfatto, Vespignani, Menotti, Zambelli, Vignolo, Viverit, Baletto, Tozzini, Pavesi, Moroni, Vergni,
Boffetta
2002 (Comitato: Colombo - Dalfovo - Senatore - Vulpiani)
Iotti, Plastina, Tredicucci, Dolcini, Sassetti, Caprara, Capriotti, Carusotto, Trombettoni, D’Ariano, Micheletti, Bongini, Marini Bettolo Marconi, Giardina, Rapisarda,
Acerbi, Bongiorno, Marini, Profeta, Boeri
2003 (Comitato: Colombo - Dalfovo - Marini Bettolo Marconi - Senatore - Vulpiani)
Bouchet, Cipriani, Becca, Moroni, Ceresoli, Ciancio, Osterloh, Paladino, Mantica,
Flammini, Cecconi, Leone, Buonsante, Cattani, Krämer, Modugno, Ruini, Umari, Picozzi, Agio
2004 (Comitato: Colombo - Dalfovo - Fazio - Marini Bettolo Marconi - Senatore)
Verrucchi, Giorda, Livi, Cappelli, Controzzi, Proietti Zaccaria, Gebauer, Perali, Polini,
Resta, Bertoni, Bercioux, Fabris, Righi, Zaccarelli, LoVerso, Piazza, Cencini, Celardo,
Colaiori, Parisi
75
SESSIONI 1982 - 2004
1982 Sistemi classici (equilibrio - dinamica)
Sistemi quantistici (bosoni - fermioni)
Transizioni di fase
Instabilità e metodi stocastici
1983 Fisica delle superfici
Proprietà elettroniche
Meccanica statistica delle proprietà prevalentemente statistiche
Meccanica statistica delle proprietà prevalentemente dinamiche
1984 Il programma non è stato diviso in sessioni
1985 Fisica atomica ed i Laser
Fononi e la fisica non lineare
Proprietà elettroniche di bulk e di superficie
Fisica dei liquidi
1986 Meccanica statistica
Fisica dei liquidi
Proprietà elettroniche e simulazione
Superfici ed interfacce
1987 Modelli su reticolo
Sistemi dinamici caotici
Trasporto elettronico, struttura atomica ed elettronica
Struttura e trasporto ionici, atomici e molecolari
1988 Meccanica statistica
Many-body
Superfici ed interfacce
Struttura elettronica
1989 Stati elettronici
Fisica dei materiali
High Tc
Fisica quantistica
Meccanica statistica e simulazione
1990 Sistemi magnetici
Meccanica statistica
High Tc
Stati aggregati
Luce-materia
Elettroni-dispositivi
76
1991 Meccanica quantistica (tre sessioni)
Elio 4 liquido
Materiali
Meccanica statistica
1992 Turbolenza e meccanica statistica
Liquidi quantistici
Dinamica molecolare
Fullerene
Fluttuazioni quantistiche
Elettroni
1993 Meccanica statistica
Sistemi quantistici
Elettroni
High Tc
Fullerene
Superfici
1994 Superfici
Meccanica Quantistica
Meccanica Statistica
Proprietà elettroniche e materiali
Simulazioni
1995 Meccanica Statistica
Proprietà ottiche e elettroniche
Superfici
Liquidi Quantistici
Ottica quantistica e caos
1996 Superfluidità e Condensazione di Bose-Einstein
Elettroni fortemente correlati
Meccanica Statistica
Superfici e fullerene
Simulazioni e fisica computazionale
1997 Superfici
Meccanica Statistica
Sistemi Bosonici
Pozzi Quantistici
Proprietà elettroniche
1998 Meccanica Statistica
Sistemi disordinati
Proprietà strutturali
Sistemi mesoscopici
Magnetismo
Correlazioni elettroniche
Meccanica Statistica
RELATORI E SESSIONI 1982 - 2004
77
1999 Teoria dei Sistemi a Molti Corpi
Sistemi Magnetici
Quantum Information
Modelli di Interesse Biologico
Strutture Elettroniche
Condensazione di Bose-Einstein
Meccanica Statistica
2000 Sistemi Vetrosi
Bassa Dimensionalità (due sessioni)
Plasmi
Nanostrutture
Meccanica Statistica
2001 Spintronica e Computazione Quantistica
Meccanica Statistica e Disordine (due sessioni)
Supeconduttività
Gas di Bosoni e Fermioni Itrappolati
Nanostrutture
2002 Dispositivi Quantistici
Molti Corpi e Sistemi Correlati
Fenomeni Non Lineari
Meccanica Statistica
Econofisica
Fisica dei Materiali
2003 Meccanica Statistica I
Meccanica Quantistica
Metodi della Meccanica Quantistica
Meccanica Statistica II
Condensati di Bose-Einstein
Proprietà Elettroniche
2004 Entanglement
Meccanica Quantistica e Applicazioni di Teoria dei Campi
Atomi Ultrafreddi
Struttura Elettronica
Materia Soffice
Meccanica Statistica
78
RELATORI E SESSIONI 1982 - 2004
Indice degli autori
Agliari E., 43
Aiguo X., 54
Amadei A., 50
Andreani L. C., 44
Anselmi C., 30
Antezza M., 37
Fabrizio M., 13
Faccioli P., 68
Fazio R., 64
Floris A., 12
Franchini C., 12
Franzosi R., 51
Baiesi M., 27
Balestreri A., 44
Becca F., 13
Boronat J., 60
Buonsante P., 45
Burioni R., 43
Buzano C., 62
Gabrielli P. G., 52
Gabrielli S., 52
Gallo P., 65
Gambassi A., 26
Garberoglio G., 53
Georges A., 47
Giampaolo S.M., 58
Giorda P., 49
Giorgini S., 39, 60
Giovannetti V., 64
Gompper G., 9
Gonnella G., 54, 61
Gross E. K. U., 12
Guardiani C., 31
Gubinelli M., 26
Calarco T., 64
Capello M., 13
Capone M., 46, 47
Caracciolo S., 26
Carusotto I., 39, 48, 66
Cassi D., 43
Castellani C., 46
Casulleras J., 60
Cecconi F., 31
Citro R., 38
Ciuti C., 48, 66
Continenza A., 12
Corberi F., 55
Cozzini M., 49
Illuminati F., 58
Johnson J. K., 53
Keelin J., 21
Lamura A., 9, 54, 61
Lathiotakis N. N., 12
Lepri S., 25
Lippiello E., 55
Littlewood P. B., 21
Livi R., 25, 51
Livi Roberto, 31
Lobo C., 39
Lüders M., 12
D’Agosta R., 14
Daidone I., 50
Dalfovo F., 67
Dao T. L., 47
De Grandis V., 65
De Liberato S., 66
De Palo S., 15
Delfini L., 25
Di Nola A., 50
Di Ventra M., 14
Maes C., 27
Marchetti F. M., 21
79
80
INDICE DEGLI AUTORI
Marchi M., 56
Marques M. A. L., 12
Massel F., 57
Massidda S., 12
Mazzarella G., 58
Micheletti C., 29
Modica L., 17
Molinari E., 17
Montangero S., 64
Morigi G., 20
Moroni S., 56
Szymanska M. H., 21
Neri F.M., 43
Wouters M., 48
Oppo G.-L., 17, 19, 51
Orignac E., 38
Orland H., 68
Yunoki S., 13
Pederiva F., 68
Pedri P., 59
Pelissetto A., 26
Penna V., 45, 57
Pilati S., 60
Piscitelli A., 61
Pitaevskii L., 67
Politi A., 25
Pretti M., 62
Profeta G., 12
Puglisi A., 8
Raffaele R., 11
Recati A., 39
Rizzi M., 63
Rondoni R., 23
Rossi G., 17, 33
Rossini D., 64
Rovere M., 65
Sakkos K., 60
Sanna A., 12
Sattin F., 27
Scala A., 7
Sega M., 68
Senatore G., 56
Smith, J. C., 50
Sorella S., 13
Stefani G., 17
Stringari S., 17, 39
Tosatti E., 13
Toschi A., 46
Toschi F., 24
Tozzo C., 67
Trombettoni A., 35
Tsuchiya S., 67
Ulmschneider M., 50
Vezzani A., 36, 45
Zanardi P., 49
Zannetti M., 55