Quantum Dynamics in a Ferromagnetic Atomic Gas

Bose-Einstein condensates (BECs) provide an extraordinary system to study many-body quantum effects with a high degree of control. Using such ultra-cold gases, microscopic quantum effects become visible on a macroscopic scale as thermal fluctuations are negligible. In particular, quantum phase transitions can be observed. These phase transitions can be indicated by an order parameter that abruptly changes at the critical value of a certain control parameter. Throughout this work, a spin-1 BEC with ferromagnetic interactions and zero magnetization is considered. This system exhibits three ground-state quantum phases that can be controlled by an effective magnetic field. These phases have been explored both theoretically and experimentally in the last two decades. Quantum phase transitions are by definition only applicable to the ground state of a system. However, this powerful concept can be extended to states with non-zero energy. Such excited-state quantum phase transitions (ESQPTs) can be driven by a conventional control parameter, but, interestingly, also by a variation of the excitation energy only. ESQPTs have been studied theoretically and their existence itself has been revealed, e.g., in molecular spectra. However, a thorough investigation by an order parameter and in particular the experimental mapping of the corresponding phase diagram remain an open challenge in any physical system. In this thesis, an interferometric order parameter is employed to experimentally map out an excited-state quantum phase diagram. This order parameter is based on dynamical behavior of coherent states that resemble the mean-field phase-space trajectories of excited-state phases. While a ferromagnetic spin-1 BEC with zero magnetization serves as an exemplary platform, the findings can be applied to other quantum systems with similar Hamiltonians. Importantly, the distinction of excited-state quantum phases utilizes the excitation energy as a second control parameter, which presents a key feature of ESQPTs. Our experiments therefore extend the powerful concept of quantum phases and quantum phase transitions to the entire Hilbert space of the spin-1 BEC

Tendenzen, Probleme und Chancen des Anbaus von Arznei- und Gewürzpflanzen in Deutschland

Der einheimische Arznei- und Gewürzpflanzenanbau deckt zurzeit nur etwa 10% des Eigenbedarfs Deutschlands. Infolge der Globalisierung ist die Verbesserung der Qualität bei gleichzeitiger Senkung der Produktionskosten derzeit die einzige Mög-lichkeit, mit Importen konkurrieren zu können. Für die Erhaltung und Erhöhung des gegenwärtigen Anbaus ist eine Konzentration auf Marktsegmente mit hochwertigen Arznei- und Gewürzdrogen erforderlich. Ein entsprechender Fortschritt ist nur durch Innovationen erreichbar, die sich in Alleinstellungsmerkmalen (Gehalt und Zu-sammensetzung sekundäre Inhaltsstoffe, Ertrag, Qualität etc.) niederschlagen. Im Rahmen der Dissertation wurden erstmals 202 in Deutschland angebaute Arten Arznei- und Gewürzpflanzen nachgewiesen. Aufgrund der großen Artenvielfalt und der geringen Flächenanteile sind für die Erhaltung und den Ausbau des gegenwärtigen Arznei- und Gewürzpflanzenanbaus in Deutschland vorwettbe-werbliche und anbaubegleitende Wissenschaftsleistungen entscheidend. Notwendig sind Wissenschaftsvorleistungen wie der Ausbau der vorwettbewerblichen Züchtung, der Analytik, der Phytopathologie und der Optimierung von Anbauverfahrens-schritten. Von herausragender Bedeutung sind dabei insbesondere vorwettbe-werbliche Züchtungsleistungen. Die Entwicklung spezieller Test- und Analyse-methoden für Arznei- und Gewürzpflanzen zur Erforschung der spezifischen Wirkungen der sekundären Pflanzeninhaltsstoffe ist auch für die Absicherung der umfangreichen züchtungsbegleitenden Analysen notwendig. Da der feldmäßige Anbau zunehmend auch durch Krankheiten gefährdet wird, sind Kenntnisse zu Epidemiologie und Pathogendiagnostik wichtiger Schaderreger an Arznei- und Gewürzpflanzen für die Entwicklung nachhaltiger Pflanzenschutzstrategien und als züchtungsbegleitende Maßnahme erforderlich. Notwendig ist darüber hinaus die Optimierung von Anbauverfahrensschritten mit existenzieller Bedeutung. Dies betrifft die mit bis zu 600 Arbeitskraftstunden pro Hektar die Rentabilität des Anbaues gefährdende mechanische Unkrautbekämpfung und die technische Trocknung, die mit bis zu 50% der gesamten Verfahrenskosten ebenfalls die Wirtschaftlichkeit des Anbaus gefährden kann. Voraussetzung für die Realisierung der herausgearbeiteten Wissenschaftsvorleistungen ist der Aufbau eines Institutes für Arznei- und Gewürz-pflanzen, um dauerhaft die Erhaltung einer Kernkompetenz auf diesem sehr speziellen Sektor der Pflanzenproduktion zu sichern. Auch die Erhöhung der Anzahl von Arznei- und Gewürzpflanzen durch eine ziel-gerichtete Inkulturnahme von aus der Wildsammlung stammender Arten stellt einen Weg dar, den Anbauumfang in Deutschland zu erhöhen. Ausgangspunkt ist die Sammlung unterschiedlichster Biotypen aus verschiedensten Regionen, die sekundäre Inhaltsstoffe in verwertbarer Konzentration enthalten. Darüber hinaus stellen auch zielgerichtete Forschungs- und Sammlungsreisen in außereuropäische Gebiete eine erfolgversprechende Option dar. Die Ethnobotanik kann oft Aufschluss darüber geben, ob eine Pflanze laut überliefertem Wissen bei uns oder in anderen Kulturen bereits einen Ruf als Arzneipflanze hat. Notwendig ist die Evaluierung von Herkünften und Wildformen bekannter Arzneipflanzen auf ihre mögliche pharmazeutische Nutzung und die Eignung für den Anbau. Bekannte und bisher noch unbekannte Pflanzeninhaltsstoffe stellen immer noch ein enormes Potenzial für neue hochwirksame Medikamente dar. Dennoch wird Sammeltätigkeit an den Wildstandorten für bestimmte Pflanzen auch noch für einen längeren Zeitraum Bedeutung haben, da nicht alle Arznei- und Gewürzpflanzen wirtschaftlich angebaut werden können bzw. noch Kenntnisse über eine erfolgreiche Kultur fehlen. Insgesamt wird sich der Trend zu einer kontrollierten Entnahme an Wildstandorten und einer verstärkten Inkulturnahme schrittweise durch eine eigene Versuchstätigkeit und nur durch eine enge Zusammenarbeit mit wissenschaftlichen Einrichtungen durchsetzen. Der verstärkte Einsatz von Arznei- und Gewürzdrogen außerhalb der Pharma- und Gewürzmittelindustrie in anderen Industriebereichen ist eine weitere Option, den Anbau zu stabilisieren und auszubauen. Für die Nutzung von Arznei- und Gewürz-drogen im Lebensmittelbereich, in Haushaltsprodukten, in Kosmetika, in Nahrungs-ergänzungsmitteln sowie die Nutzung als natürliche Farbstoffe, natürliche Fungizide und Insektizide, als natürliche Vorratsschutzmittel und durch den Einsatz in der Tierernährung werden zahlreiche Ansätze sowohl aus der traditionellen Anwendung als auch aus neueren Untersuchungen aufgezeigt. Sie stellen Ausgangspunkte für die wissenschaftliche Grundlagenforschung dar und bieten dafür ein breites Spektrum theoretischer, experimenteller und hypothetischer Ansätze. Voraus-setzungen für die Umsetzung der derzeit sichtbaren Tendenzen sind gemeinsame anwendungsorientierte Verbundforschungen zwischen klein- und mittelständischen Unternehmen und wissenschaftlichen Einrichtungen zur durchgängigen Entwicklung von Produktlinien. Hier sind innovative Lösungen gefragt, welche entsprechend dem gestiegenen Umweltbewusstsein auf eine wachsende Nachfrage nach umweltfreundlichen Produkten ausgerichtet sind. Der Einsatz von Arznei- und Gewürzdrogen als Industrierohstoffe außerhalb der Pharma- und Gewürzmittel-industrie ist in den meisten Fällen ohne Forschungs- und Wirtschaftsförderung durch die öffentliche Hand nicht realisierbar. Im Interesse eines schnellen Ergebnisgewinnes müssen auch Projekte über Drittmittel realisiert werden. Präventiver Umweltschutz als Impuls für technologische Innovationen erfordert die langfristige Festlegung ökologischer Rahmenbedingungen, da die Produkt- und Verfahrensentwicklung Langfristigkeit erfordern. Notwendig ist die stärkere Nutzung von Synergieeffekten durch eine bessere Abstimmung der begrenzten Kapazitäten. Deshalb stellt die nationale wie internationale Zusammenarbeit eine Quelle für das weitere Wirtschaftswachstum der Branche dar

Eine Bemerkung uber K2[Ni02]

K2[Ni02] wurde erneut in einkristalliner Form [Farbe der quaderfOrmingen Einkristalle: rot-violett/griln (Dichroismus)] durch Reaktion von ilberschilssigem KOo,74 mit der GefiiBwand (\u27Ni- Bombchen\u27) bei der Darstellung von Oxogermanaten mit \u27gemi- · schten\u27 Kationen des Typs A4-xAx\u27Ge04 (A= Alkalimetall) erhalten (650 °C, 7d) und die Struktur verfeinert: 114 Io(hkl), Vierkreisdiffraktometer PW 1100, cu-scan, MoK", R = 4,460/o, Rw = 3,600/o, tetragonal, I 4/mmm, a = 395,28(13) c = 1283,84(65) pm, dro = 2,796 g · cm-3, Z = 2. Die Bindungsabstande und der Madelunganteil der Gitterenergie, MAPLE, wurden berechnet und diskutiert. In connection with the preparation of oxogermanates with \u27mixed\u27 cations (typ: A4-xAx\u27Ge04 with A= alkalimetals) single crystals [square shape, red-violet/green (dichroism)] of [K2Ni02] have been obtained anew by reaction of a surplus K00,74 with the sidewall of Ni-cylinders [650 °C, 7d]. The structure of K2[Ni02] has been refined: 114 Io(hkl), four cycle diffractometer PW 1100, cu-scan, MoK", R = 4,46°/o, Rw = = 3,600/o, tetragonal, I 4/mmm, a = 395,28(13) c = 1283,84(65) pm, dro = 2,796 g · cm-3, Z = 2. The interatomic distances and the Made),, ng Part of Lattice Energy, MAPLE, are calculated and discussed

Eine Bemerkung uber K2[Ni02]

K2[Ni02] wurde erneut in einkristalliner Form [Farbe der quaderfOrmingen Einkristalle: rot-violett/griln (Dichroismus)] durch Reaktion von ilberschilssigem KOo,74 mit der GefiiBwand (\u27Ni- Bombchen\u27) bei der Darstellung von Oxogermanaten mit \u27gemi- · schten\u27 Kationen des Typs A4-xAx\u27Ge04 (A= Alkalimetall) erhalten (650 °C, 7d) und die Struktur verfeinert: 114 Io(hkl), Vierkreisdiffraktometer PW 1100, cu-scan, MoK", R = 4,460/o, Rw = 3,600/o, tetragonal, I 4/mmm, a = 395,28(13) c = 1283,84(65) pm, dro = 2,796 g · cm-3, Z = 2. Die Bindungsabstande und der Madelunganteil der Gitterenergie, MAPLE, wurden berechnet und diskutiert. In connection with the preparation of oxogermanates with \u27mixed\u27 cations (typ: A4-xAx\u27Ge04 with A= alkalimetals) single crystals [square shape, red-violet/green (dichroism)] of [K2Ni02] have been obtained anew by reaction of a surplus K00,74 with the sidewall of Ni-cylinders [650 °C, 7d]. The structure of K2[Ni02] has been refined: 114 Io(hkl), four cycle diffractometer PW 1100, cu-scan, MoK", R = 4,46°/o, Rw = = 3,600/o, tetragonal, I 4/mmm, a = 395,28(13) c = 1283,84(65) pm, dro = 2,796 g · cm-3, Z = 2. The interatomic distances and the Made),, ng Part of Lattice Energy, MAPLE, are calculated and discussed

Two novel ADAMTS13 gene mutations in thrombotic thrombocytopenic purpura/hemolytic-uremic syndrome (TTP/HUS)

Two novel ADAMTS13 gene mutations in thrombotic thrombocytopenic purpura/hemolytic-uremic syndrome (TTP/HUS).BackgroundThrombotic thrombocytopenic purpura (TTP) and hemolytic-uremic syndrome (HUS) are now considered to be variants of one single syndrome called thrombotic thrombocytopenic purpura/hemolytic-uremic syndrome (TTP/HUS). Key features are thrombocytopenia, hemolytic anemia, and subsequently impaired function of different organs, especially the kidneys and the central nervous system (CNS). One possible reason is the deficiency of von Willebrand factor-cleaving protease (vWF-CP) resulting in persistence of uncleaved, ultralarge von Willebrand factor multimers (ULvWFM).MethodsWe report a patient who was initially diagnosed with Evans syndrome (hemolytic anemia and autoimmune thrombocytopenia) as infant. At 10 years of age he developed HUS-like disease with gastrointestinal tract infection, hemolytic anemia, thrombocytopenia,and acute renal failure. However, enteropathogenic Escherichia coli–like or Shiga-like toxins were not detected.ResultsFurther investigations revealed severe deficiency (<3%; normal >40%) of vWF-CP activity caused by compound heterozygosity of two novel ADAMTS13 gene mutations (1170 G>C [W390C] and 3735 G>A [W1245X]. vWF-CP autoantibodies were not detected. Periodic (every 2 weeks) treatment with fresh frozen plasma (FFP) maintained both platelet level and kidney function within normal range and prevented new episodes of TTP/HUS.ConclusionEnteropathogenic E. coli– and Shiga-like toxin-negative patients who present with hemolytic or thrombocytopenic episodes and HUS like symptoms should be tested for vWF-CP deficiency and other noninfectious reasons for TTP/HUS since plasma substitution possibly provides an efficient therapeutic option for this subgroup of patients

Predicting hypotension in perioperative and intensive care medicine

Blood pressure is the main determinant of organ perfusion. Hypotension is common in patients having surgery and in critically ill patients. The severity and duration of hypotension are associated with hypoperfusion and organ dysfunction. Hypotension is mostly treated reactively after low blood pressure values have already occurred. However, prediction of hypotension before it becomes clinically apparent would allow the clinician to treat hypotension pre-emptively, thereby reducing the severity and duration of hypotension. Hypotension cannowbepredictedminutes before it actually occurs from the blood pressure waveform using machine-learning algorithms that can be trained to detect subtle changes in cardiovascular dynamics preceding clinically apparent hypotension. However, analyzing the complex cardiovascular system is a challenge because cardiovascular physiology is highly interdependent, works within complicated networks, and is influenced by compensatory mechanisms. Improved hemodynamic data collection and integration will be a key to improve current models and develop new hypotension prediction models. (C) 2019 Elsevier Ltd. All rights reserved

Cardiac output estimation using pulse wave analysis-physiology, algorithms, and technologies:a narrative review

Pulse wave analysis (PWA) allows estimation of cardiac output (CO) based on continuous analysis of the arterial blood pressure (AP) waveform. We describe the physiology of the AP waveform, basic principles of PWA algorithms for CO estimation, and PWA technologies available for clinical practice. The AP waveform is a complex physiological signal that is determined by interplay of left ventricular stroke volume, systemic vascular resistance, and vascular compliance. Numerous PWA algorithms are available to estimate CO, including Windkessel models, long time interval or multi-beat analysis, pulse power analysis, or the pressure recording analytical method. Invasive, minimally-invasive, and noninvasive PWA monitoring systems can be classified according to the method they use to calibrate estimated CO values in externally calibrated systems, internally calibrated systems, and uncalibrated systems

Continuous noninvasive pulse wave analysis using finger cuff technologies for arterial blood pressure and cardiac output monitoring in perioperative and intensive care medicine:a systematic review and meta-analysis

Background: Finger cuff technologies allow continuous noninvasive arterial blood pressure (AP) and cardiac output/index (CO/CI) monitoring. Methods: We performed a meta-analysis of studies comparing finger cuff-derived AP and CO/CI measurements with invasive measurements in surgical or critically ill patients. We calculated overall random effects model-derived pooled estimates of the mean of the differences and of the percentage error (PE; CO/CI studies) with 95%-confidence intervals (95%-CI), pooled 95%-limits of agreement (95%-LOA), Cochran's Q and I2 (for heterogeneity). Results: The pooled mean of the differences (95%-CI) was 4.2 (2.8 to 5.62) mm Hg with pooled 95%-LOA of –14.0 to 22.5 mm Hg for mean AP (Q=230.4 [P<0.001], I2=91%). For mean AP, the mean of the differences between finger cuff technologies and the reference method was ≤5±8 mm Hg in 9/27 data sets (33%). The pooled mean of the differences (95%-CI) was –0.13 (–0.43 to 0.18) L min−1 with pooled 95%-LOA of –2.56 to 2.23 L min−1 for CO (Q=66.7 [P<0.001], I2=90%) and 0.07 (0.01 to 0.13) L min−1 m−2 with pooled 95%-LOA of –1.20 to 1.15 L min−1 m−2 for CI (Q=5.8 [P=0.326], I2=0%). The overall random effects model-derived pooled estimate of the PE (95%-CI) was 43 (37 to 49)% (Q=48.6 [P<0.001], I2=63%). In 4/19 data sets (21%) the PE was ≤30%, and in 10/19 data sets (53%) it was ≤45%. Conclusions: Study heterogeneity was high. Several studies showed interchangeability between AP and CO/CI measurements using finger cuff technologies and reference methods. However, the pooled results of this meta-analysis indicate that AP and CO/CI measurements using finger cuff technologies and reference methods are not interchangeable in surgical or critically ill patients. Clinical trial number: PROSPERO registration number: CRD42019119266

Overlap Distribution of the Three-Dimensional Ising Model

We study the Parisi overlap probability density P_L(q) for the three-dimensional Ising ferromagnet by means of Monte Carlo (MC) simulations. At the critical point P_L(q) is peaked around q=0 in contrast with the double peaked magnetic probability density. We give particular attention to the tails of the overlap distribution at the critical point, which we control over up to 500 orders of magnitude by using the multi-overlap MC algorithm. Below the critical temperature interface tension estimates from the overlap probability density are given and their approach to the infinite volume limit appears to be smoother than for estimates from the magnetization.Comment: 7 pages, RevTex, 9 Postscript figure