Population inversion and dynamical phase transitions in a driven superconductor

We consider a superconductor in which the density of states at the Fermi level or the pairing interaction is driven periodically with a frequency larger than the superconducting gap in the collisionless regime. We show by numerical and analytical computations that a subset of quasiparticle excitations enter into resonance and perform synchronous Rabi oscillations leading to cyclic population inversion with a frequency that depends on the amplitude of the drive. As a consequence a different "Rabi-Higgs" mode emerges. Turning off the drive at different times and modulating the strength allows access to all known dynamical phases of the order parameter: persistent oscillations, oscillations with damping and overdamped dynamics. We discuss physical realizations of the drive and methods to detect the dynamics.Fil: Ojeda Collado, Hector Pablo. Comisión Nacional de Energía Atómica. Centro Atómico Bariloche; Argentina. Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia del Área de Energía Nuclear. Instituto Balseiro; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Patagonia Norte; ArgentinaFil: Lorenzana, José. Università degli studi di Roma "La Sapienza"; ItaliaFil: Usaj, Gonzalo. Comisión Nacional de Energía Atómica. Centro Atómico Bariloche; Argentina. Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia del Área de Energía Nuclear. Instituto Balseiro; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Patagonia Norte; ArgentinaFil: Balseiro, Carlos Antonio. Comisión Nacional de Energía Atómica. Centro Atómico Bariloche; Argentina. Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia del Área de Energía Nuclear. Instituto Balseiro; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Patagonia Norte; Argentin

Fate of dynamical phases of a BCS superconductor beyond the dissipationless regime

The BCS model of an isolated superconductor initially prepared in a nonequilibrium state predicts the existence of interesting dynamical phenomena in the time-dependent order parameter as decaying oscillations, persistent oscillations, and overdamped dynamics. To make contact with real systems remains an open challenge as one needs to introduce dissipation due to the environment in a self-consistent computation. Here, we reach this goal with the use of the Keldysh formalism to treat the effect of a thermal bath. We show that, contrary to the dissipationless case, all dynamical phases reach the equilibrium order parameter in a characteristic time that depends on the coupling with the bath. Remarkably, as time evolves, the overdamped phase shows a fast crossover where the superconducting order parameter recovers to reach a state with a well-developed long range order that tends towards equilibrium with the damped Higgs mode oscillations. Our results provide a benchmark for the description of the dynamics of real out-of-equilibrium superconductors relevant for quantum technological applications.Fil: Ojeda Collado, Hector Pablo. Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia del Área de Energía Nuclear. Instituto Balseiro; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina. Comisión Nacional de Energía Atómica. Centro Atómico Bariloche; ArgentinaFil: Usaj, Gonzalo. Comisión Nacional de Energía Atómica. Centro Atómico Bariloche; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnología. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnología - Nodo Bariloche | Comisión Nacional de Energía Atómica. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnología. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnología - Nodo Bariloche; Argentina. Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia del Área de Energía Nuclear. Instituto Balseiro; ArgentinaFil: Lorenzana, José. Università degli studi di Roma "La Sapienza"; ItaliaFil: Balseiro, Carlos Antonio. Comisión Nacional de Energía Atómica. Centro Atómico Bariloche; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnología. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnología - Nodo Bariloche | Comisión Nacional de Energía Atómica. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnología. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnología - Nodo Bariloche; Argentina. Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia del Área de Energía Nuclear. Instituto Balseiro; Argentin

Emergent parametric resonances and time-crystal phases in driven Bardeen-Cooper-Schrieffer systems

We study the out-of-equilibrium dynamics of a Bardeen-Cooper-Schrieffer condensate subject to a periodic drive. We demonstrate that the combined effect of drive and interactions results in emerging parametric resonances, analogous to a vertically driving pendulum. In particular, Arnold tongues appear when the driving frequency matches 2Δ0/n, with n being a natural number and Δ0 being the equilibrium gap parameter. Inside the Arnold tongues we find a commensurate time-crystal condensate which retains the U(1) symmetry breaking of the parent superfluid/superconducting phase and shows an additional time-translational symmetry breaking. Outside these tongues, the synchronized collective Higgs mode found in quench protocols is stabilized without the need of a strong perturbation. Our results are directly relevant to cold-atom and condensed-matter systems and do not require very long energy relaxation times to be observed.Fil: Ojeda Collado, Hector Pablo. Consejo Nacional de Investigaciones Cientificas y Tecnicas. Oficina de Coordinacion Administrativa Ciudad Universitaria. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnologia. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnologia - Nodo Bariloche | Comision Nacional de Energia Atomica. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnologia. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnologia - Nodo Bariloche.; Argentina. Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia del Área de Investigación y Aplicaciones No Nucleares. Gerencia de Física (Centro Atómico Bariloche); Argentina. Università degli Studi di Roma "La Sapienza"; Italia. Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia del Área de Energía Nuclear. Instituto Balseiro. Archivo Histórico del Centro Atómico Bariloche e Instituto Balseiro | Universidad Nacional de Cuyo. Instituto Balseiro. Archivo Histórico del Centro Atómico Bariloche e Instituto Balseiro; ArgentinaFil: Usaj, Gonzalo. Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia del Área de Investigación y Aplicaciones No Nucleares. Gerencia de Física (Centro Atómico Bariloche); Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Cientificas y Tecnicas. Oficina de Coordinacion Administrativa Ciudad Universitaria. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnologia. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnologia - Nodo Bariloche | Comision Nacional de Energia Atomica. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnologia. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnologia - Nodo Bariloche.; Argentina. Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia del Área de Energía Nuclear. Instituto Balseiro. Archivo Histórico del Centro Atómico Bariloche e Instituto Balseiro | Universidad Nacional de Cuyo. Instituto Balseiro. Archivo Histórico del Centro Atómico Bariloche e Instituto Balseiro; ArgentinaFil: Balseiro, Carlos Antonio. Consejo Nacional de Investigaciones Cientificas y Tecnicas. Oficina de Coordinacion Administrativa Ciudad Universitaria. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnologia. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnologia - Nodo Bariloche | Comision Nacional de Energia Atomica. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnologia. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnologia - Nodo Bariloche.; Argentina. Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia del Área de Energía Nuclear. Instituto Balseiro. Archivo Histórico del Centro Atómico Bariloche e Instituto Balseiro | Universidad Nacional de Cuyo. Instituto Balseiro. Archivo Histórico del Centro Atómico Bariloche e Instituto Balseiro; Argentina. Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia del Área de Investigación y Aplicaciones No Nucleares. Gerencia de Física (Centro Atómico Bariloche); ArgentinaFil: Zanette, Damian Horacio. Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia del Área de Investigación y Aplicaciones No Nucleares. Gerencia de Física (Centro Atómico Bariloche); Argentina. Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia del Área de Energía Nuclear. Instituto Balseiro. Archivo Histórico del Centro Atómico Bariloche e Instituto Balseiro | Universidad Nacional de Cuyo. Instituto Balseiro. Archivo Histórico del Centro Atómico Bariloche e Instituto Balseiro; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Lorenzana, José. Università degli Studi di Roma "La Sapienza"; Itali

Clonal chromosomal mosaicism and loss of chromosome Y in elderly men increase vulnerability for SARS-CoV-2

The pandemic caused by severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (SARS-CoV-2, COVID-19) had an estimated overall case fatality ratio of 1.38% (pre-vaccination), being 53% higher in males and increasing exponentially with age. Among 9578 individuals diagnosed with COVID-19 in the SCOURGE study, we found 133 cases (1.42%) with detectable clonal mosaicism for chromosome alterations (mCA) and 226 males (5.08%) with acquired loss of chromosome Y (LOY). Individuals with clonal mosaic events (mCA and/or LOY) showed a 54% increase in the risk of COVID-19 lethality. LOY is associated with transcriptomic biomarkers of immune dysfunction, pro-coagulation activity and cardiovascular risk. Interferon-induced genes involved in the initial immune response to SARS-CoV-2 are also down-regulated in LOY. Thus, mCA and LOY underlie at least part of the sex-biased severity and mortality of COVID-19 in aging patients. Given its potential therapeutic and prognostic relevance, evaluation of clonal mosaicism should be implemented as biomarker of COVID-19 severity in elderly people. Among 9578 individuals diagnosed with COVID-19 in the SCOURGE study, individuals with clonal mosaic events (clonal mosaicism for chromosome alterations and/or loss of chromosome Y) showed an increased risk of COVID-19 lethality

Nonlinear dynamics of driven superconductors with dissipation

In the absence of dissipation a periodically driven BCS superconductor can enter a coherent nonlinear regime of collective Rabi oscillations which last for arbitrary long times [Ojeda Collado et al., Phys. Rev. B 98, 214519 (2018)]. Here we show that dissipation effects introduce dramatic changes: (i) The collective Rabi mode becomes a transient. (ii) At long times a steady state is reached showing strong nonlinear effects for large enough drive strength. We identify the physical parameters governing the various crossovers and present a detailed computation of time- and angle-resolved photoemission spectroscopy (tr-ARPES) and time-resolved tunneling spectra aiming at detecting the collective Rabi oscillations and the steady-state nonlinearities. We show also that second harmonic generation is allowed for a drive which acts on the BCS coupling constant.Fil: Ojeda Collado, Hector Pablo. Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia del Área de Energía Nuclear. Instituto Balseiro; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnología. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnología - Nodo Bariloche | Comisión Nacional de Energía Atómica. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnología. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnología - Nodo Bariloche; ArgentinaFil: Usaj, Gonzalo. Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia del Área de Energía Nuclear. Instituto Balseiro; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnología. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnología - Nodo Bariloche | Comisión Nacional de Energía Atómica. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnología. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnología - Nodo Bariloche; ArgentinaFil: Lorenzana, José. Università degli Studi di Roma "La Sapienza"; ItaliaFil: Balseiro, Carlos Antonio. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnología. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnología - Nodo Bariloche | Comisión Nacional de Energía Atómica. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnología. Unidad Ejecutora Instituto de Nanociencia y Nanotecnología - Nodo Bariloche; Argentina. Comisión Nacional de Energía Atómica. Gerencia del Área de Energía Nuclear. Instituto Balseiro; Argentin

Cell Contact with Endothelial Cells Favors the In Vitro Maintenance of Human Chronic Myeloid Leukemia Stem and Progenitor Cells

Chronic Myeloid Leukemia (CML) originates in a leukemic stem cell that resides in the bone marrow microenvironment, where they coexist with cellular and non-cellular elements. The vascular microenvironment has been identified as an important element in CML development since an increase in the vascularization has been suggested to be related with poor prognosis; also, using murine models, it has been reported that bone marrow endothelium can regulate the quiescence and proliferation of leukemic stem and progenitor cells. This observation, however, has not been evaluated in primary human cells. In this report, we used a co-culture of primitive (progenitor and stem) CML cells with endothelial colony forming cells (ECFC) as an in vitro model to evaluate the effects of the vascular microenvironment in the leukemic hematopoiesis. Our results show that this interaction allows the in vitro maintenance of primitive CML cells through an inflammatory microenvironment able to regulate the proliferation of progenitor cells and the permanence in a quiescent state of leukemic stem cells

In situ x-ray diffraction measurements of the c/a ratio in the high-pressure ε phase of shock-compressed polycrystalline iron

10.1103/physrevb.83.144114Physical Review B831