Plastic ridge formation in a compressed thin amorphous film

We demonstrate that surface morphogenesis in compressed thin films may result from spatially correlated plastic activity. A soft glassy film strongly adhering to a smooth and rigid substrate and subjected to uniaxial compression, indeed, does not undergo any global elastic pattern-forming instability, but responds plastically via localized burst events that self-organize, leading to the emergence of a series of parallel ridges transverse to the compression axis. This phenomenon has been completely overlooked, but results from common features of the plastic response of glasses, hence should be highly generic for compressed glassy thin films

I fakeons nella gravita quantistica: le fluttuazioni della metrica intorno al background di FLRW

La quantizzazione della gravità è un problema che persiste da lungo tempo. La teoria formulata da Einstein, agli inizi del secolo scorso, risulta essere non rinormalizzabile. Questa è una proprietà che hanno invece le teorie di campo che descrivono le altre tre interazioni fondamentali della natura, cioè quella elettromagnetica, nucleare forte e nucleare debole. La non rinormalizzabilità dell’azione di Einstein-Hilbert rende la teoria quantistica non predittiva. Infatti, per cancellare le divergenze che appaiono nel calcolo delle ampiezze di scattering, bisognerebbe aggiungere all'azione un numero infinito di controtermini ognuno dei quali con una nuova costante di accoppiamento indipendente dalle altre. Quindi si dovrebbero fare infiniti esperimenti per misurare altrettante infinite costanti di accoppiamento, il che è ovviamente impossibile. Un modo per risolvere il problema della rinormalizzazione è considerare una teoria della gravità con derivate superiori, cioè l’azione da cui si parte per effettuare la quantizzazione contiene termini polinomiali nel tensore di Riemann, di Ricci e nella curvatura scalare oltre al termine della teoria di Einstein lineare nella curvatura scalare. La quantizzazione di teorie alle derivate superiori nonostante risolve il problema della rinormalizzabilità, comporta un altro problema altrettanto importante e cioè la non unitarietà. In passato sono stati proposti dei particolari modelli di teorie di campo alle derivate superiori, detti modelli di Lee-Wick, che avevano la pretesa di riconciliare la rinormalizzabilità con l'unitarietà perturbativa. Tuttavia la formulazione di tali teorie risultava fino a poco fa incompleta poichè necessitava di introdurre prescrizioni ad hoc per effettuare i calcoli dei diagrammi a loop e nei casi più complicati si ottenevano risultati ambigui. Anselmi e Piva hanno riformulato tali modelli definendoli prima nello spazio euclideo e facendo successivamente una opportuna rotazione di Wick non analitica per definire il valore dell’ampiezza nello spazio di Minkowski. Risulta che l’ampiezza è invariante di Lorentz ed è analitica in zone disconnesse dello spazio complesso delle energie esterne. A questo punto Anselmi ha introdotto il concetto di grado di libertà fake, detto anche fakeon, che si basa su una nuova prescrizione, alternativa a quella di Feynman, per quantizzare un campo quantistico. Tale idea discende dalla nuova formulazione dei modelli di Lee-Wick e consente di risolvere il problema dell’unitarietà anche nelle teorie della gravità quantistica alle derivate superiori. La teoria della gravità alle derivate superiori che si usa è quella contenente R , Ric^2 , R^2 in quanto è l’unica ad avere una costante di accoppiamento adimensionale. Lo spettro di questa teoria contiene una particella di spin 2 a massa nulla ( il gravitone), una particella di spin 2 massiva ed una particella di spin 0 massiva. Lo spin 2 massivo ha il termine cinetico con segno sbagliato quindi se quantizzato con la prescrizione di Feynman violerebbe il teorema ottico e quindi la teoria non sarebbe unitaria. Per garantire l’unitarietà è quindi necessario quantizzare tale campo come fakeon. Si ottengono così due teorie diverse a seconda che il campo scalare massivo sia quantizzato nella maniera standard ( GSF: graviton, scalar, fake ) o come fakeon (GFF: graviton, fake, fake). Non esistono principi teorici che ci permettano di scegliere la prima o la seconda possibilità, quindi bisogna discuterne la fenomenologia. In questo lavoro abbiamo visto che se lo scalare massivo è quantizzato come fake e si aggiunge un altro campo scalare per descrivere l'inflazione, allora accade che la durata del periodo inflazionario in cui la costante di Hubble è indipendente dal tempo aumenta considerevolmente rispetto al caso della teoria di Einstein con il solo inflatone. Sembra quindi che il fake tenda a mantenere invariato il valore della costante di Hubble durante tutta la durata dell’inflazione. Poichè vogliamo che l’inflazione ad un certo punto termini, cioè che la costante di Hubble decresca nel tempo, allora abbiamo scartato la teoria GFF. D’ora in poi abbiamo quindi usato solo la teoria GSF e studiato le fluttuazioni della metrica intorno al background di FLRW. Abbiamo considerato sia le fluttuazioni scalari che tensoriali che vettoriali. Le equazioni del moto delle fluttuazioni, essendo alle derivate temporali superiori ( dette anche equazioni non proiettate: ENP ), contengono più gradi di libertà tra i quali bisognerebbe identificare i due fisici e scartare i due fake. Questa operazione prende il nome di proiezione fake che non sempre sarà possibile effettuare poichè in generale richiede la conoscenza del settore non perturbativo della gravità quantistica. Se le soluzioni delle equazioni alle derivate superiori hanno alcune proprietà risulta che queste sopravvivono alla proiezione fake. Nel caso delle fluttuazioni scalari abbiamo dimostrato che le ENP ammettono soluzioni adiabatiche nel limite infrarosso cioè quando l’impulso delle fluttuazioni di interesse k è molto minore di aH dove a è il parametro di scala mentre H è la costante di Hubble. Sempre in tale limite ne abbiamo discusso l’evoluzione temporale durante i periodi dell’universo dominati dall’inflazione, dalla radiazione e dalla materia non relativistica. Nel primo caso è stato possibile effettuare la proiezione fake ed ottenere la stessa soluzione della teoria di Einstein. Nei restanti due casi, non potendo effettuare la proiezione fake, è stato analizzato l’intero spazio delle soluzioni delle ENP dato da una combinazione lineare di tre soluzioni omogenee più una particolare. Inoltre sono stati discussi alcuni vincoli sui coefficienti delle soluzioni omogenee e si è verificato infine che le soluzioni delle ENP contengono le soluzioni della relatività generale per tempi molto maggiori dell'inverso della massa del fakeon di spin 2. Per quanto riguarda le fluttuazioni tensoriali è stato dimostrato che, anche per la teoria GSF, queste diventano costanti nel limite infrarosso prima descritto così come accade nella teoria di Einstein. Inoltre anche per impulsi generici e durante il periodo inflazionario è stato possibile effettuare la proiezione fake delle ENP e si è ottenuto ancora una volta lo stesso risultato della teoria di Einstein. In ultima analisi abbiamo studiato le fluttuazioni vettoriali e siamo riusciti ad effettuare la proiezione fake ottenendo lo stesso risultato della teoria standard. In futuro sarebbe utile studiare come cambiano l’indice spettrale scalare ed il tensor to scalar ratio nella teoria GSF. Tuttavia per trovare delle correzioni non perturbative di questi parametri sarebbe necessario conoscere la soluzione proiettata sia delle fluttuazioni scalari che di quelle tensoriali. Come abbiamo visto, il problema maggiore deriva dalle fluttuazioni scalari per le quali non si sa, allo stato attuale, effettuare la proiezione fake

Plastic surface pattern in compressed amorphous films

This work identifies a new pattern formation mechanism, which takes place when compressive forces are exerted on an amorphous solid film having a low elastic limit. Pattern formation in compressed solid films is a very active research field attracting significant experimental and theoretical efforts. To the best of our knowledge, the idea that surface patterns may emerge solely due to the plastic response of the film is simply absent from the literature. As a consequence, the role of plasticity in pattern formation may have been missed in various experimental studies. It is also noteworthy that a few experimental studies did recognize a possible role of plasticity but, for lack of any theory, struggled to explain its mechanisms of action, and never envisioned that it could actually be a primary driver of pattern formation. It thus seems important today to formulate a theoretical framework to understand its underlying physical mechanisms. We do so here by considering an idealized model of a glassy film strongly adhering to a perfectly rigid and smooth substrate and subjected to uniaxial compression. We show that the film response is plastic and leads to the emergence of a series of ridges perpendicular to the compression axis. Then, we precisely identify the fundamental physical mechanisms at their origin and thus show that this phenomenon results from well-known features of the plastic response of glassy materials

Nanoscale Elastoplastic Wrinkling of Ultrathin Molecular Films

Ultrathin molecular films deposited on a substrate are ubiquitously used in electronics, photonics, and additive manufacturing methods. The nanoscale surface instability of these systems under uniaxial compression is investigated here by molecular dynamics simulations. We focus on deviations from the homogeneous macroscopic behavior due to the discrete, disordered nature of the deformed system, which might have critical importance for applications. The instability, which develops in the elastoplastic regime above a finite critical strain, leads to the growth of unidimensional wrinkling up to strains as large as 0.5. We highlight both the dominant wavelength and the amplitude of the wavy structure. The wavelength is found to scale geometrically with the film length, λ∝L, up to a compressive strain of ε≃0.4 at least, depending on the film length. The onset and growth of the wrinkling under small compression are quite well described by an extended version of the familiar square-root law in the strain ε observed in macroscopic systems. Under large compression (ε≳0.25), we find that the wrinkling amplitude increases while leaving the cross section nearly constant, offering a novel interpretation of the instability with a large amplitude. The contour length of the film topography is not constant under compression, which is in disagreement with the simple accordion model. These findings might be highly relevant for the design of novel and effective wrinkling and buckling patterns and architectures in flexible platforms for electronics and photonics

Neural Networks Reveal the Impact of the Vibrational Dynamics in the Prediction of the Long-Time Mobility of Molecular Glassformers

Two neural networks (NN) are designed to predict the particle mobility of a molecular glassformer in a wide time window ranging from vibrational dynamics to structural relaxation. Both NNs are trained by information concerning the local structure of the environment surrounding a given particle. The only difference in the learning procedure is the inclusion (NN A) or not (NN B) of the information provided by the fast, vibrational dynamics and quantified by the local Debye–Waller factor. It is found that, for a given temperature, the prediction provided by the NN A is more accurate, a finding which is tentatively ascribed to better account of the bond reorientation. Both NNs are found to exhibit impressive and rather comparable performance to predict the four-point susceptibility χ4(t) at τα, a measure of the dynamic heterogeneity of the system

Safety-Related Cooperative, Connected, and Automated Mobility Services: Interplay Between Functional and Security Requirements

Together with the electrification of vehicles, the provision of cooperative, connected, and automated mobility (CCAM) services is a prominent recent trend in the automotive sector. Upcoming car models will be able to exchange messages between themselves and with road traffic authorities by means of vehicle-to-everything (V2X) communication – in particular, leveraging mobile network technologies for the so-called cellular V2X (C-V2X) paradigm. Moreover, (part of) such exchanged messages will be processed as a whole in, e.g., edge computing servers, in order to generate a global vision of the state of a given road stretch. CCAM services will exploit vehicular information transport and processing to implement complex maneuvers in a (semi)automatic manner by interacting with the in-car network. The undeniable benefits of CCAM services should be coupled with their security, though. Proper protection mechanisms of V2X communication as well as of edge processing must be put in place with the ultimate scope of ensuring the security of car’s critical functions such as e.g., driver assistance, collision warning, and automatic emergency braking. As a matter of fact, according to the ongoing discussions in the European Union (EU) and United Nations Economic Commission for Europe (UNECE), all new vehicle models will be approved only if they fulfill the cybersecurity requirements of the General Safety Regulation starting July 6, 2022. In this article, we will overview the major standards in terms of automotive security specifications, specifically focusing on those related to the external connectivity of cars. Moreover, since not all threats may be caught at a specification level, we will perform a qualitative security assessment of safetyrelated CCAM services featured by the EU-funded project 5G-CARMEN, with the final aim of highlighting the delicate interplay between functional and security requirements

“No words for feelings”: a multidimensional analysis of the alexithymia construct

Contemporary neurosciences have shown that emotion, thought and language involve the functioning of connected brain areas, which allow the recognition and expression of one’s own feelings. The present pilot study was aimed at investigating the link among verbal expression of emotional experiences (assessed through the Toronto Structured Interview for Alexithymia - TSIA), the capacity of emotional regulation (assessed by means of the Attachment Style Questionnaire, the Emotion Regulation Questionnaire, and the Coping Orientation to Problems Experiences), the linguistic structure and symbolic representation of narration (assessed through the Text Mining Analyses), and brain area structures (by means of a 3-T high-resolution structural Magnetic Resonance Imaging). To this aim, nine (males=5) healthy adult subjects were interviewed by means of the TSIA and scored on psychological questionnaires. The cortical and subcortical structural measures were also evaluated. TSIA transcripts were then analysed by using a cluster analysis and, subsequently, a correspondence analysis, and the values of lexical factors were correlated with cortical and subcortical structural measures as well as with TSIA and psychological scores. Overall, the reciprocal relationships among the measures of neurobiological structures, the capacity of identifying, describing and regulating emotions, and the ability of translating the emotional experiences into verbal forms, allowed to identify a complex pattern of biopsychosocial aspects, getting light on referential processes characterizing the verbally and not-verbally express emotions

“The grief that doesn’t speak”. Text Mining and Brain Structure

Le neuroscienze contemporanee hanno evidenziato come le emozioni, il pensiero e il linguaggio coinvolgono il funzionamento di aree cerebrali differenti connesse tra loro, le quali consentono il riconoscimento e l’espressione dei propri sentimenti. Scopo di questo studio pilota è di indagare il nesso tra l’espressione verbale delle proprie esperienze emotive (valutata con la Toronto Structured Interview for Alexithymia – TSIA -), la struttura del linguaggio utilizzato e la struttura cerebrale. A questo scopo 9 soggetti sani di entrambi i sessi sono stati intervistati con la TSIA e sono state rilevate le misure strutturali corticali e sottocorticali. Le interviste sono state sottoposte ad analisi dei cluster e successivamente ad analisi delle corrispondenze e i valori dei fattori sono stati correlati con le misure strutturali corticali e sottocorticali e con i punteggi della TSIA. I risultati evidenziano associazioni significative, che mettono in luce come in soggetti sani sia possibile individuare un nesso tra il modo in cui le persone raccontano le proprie esperienze, la loro capacità di riconoscere e utilizzare le loro emozioni e la loro struttura cerebrale.Contemporary neurosciences have shown that emotions, thought and language involve the functioning of connected brain areas, which allow the recognition and expression of one's own feelings. The scope of this pilot study is to investigate the link among the verbal expression of emotional experiences (assessed with the Toronto Structured Interview for Alexithymia - TSIA -), the linguistic structure and the brain structure. To this aim, 9 healthy adult subjects of both sexes were interviewed by means of the TSIA and the cortical and subcortical structural measures were detected. The TSIA transcripts were analysed by using a cluster analysis and, subsequently, a correspondence analysis, and the values of factors were correlated with cortical and subcortical structural measures as well as TSIA scores, evidencing significant associations. The study highlighted that in healthy subjects it is possible to identify a link between the manner in which people express their experiences, recognize and use their emotions and the brain structural correlates