Statistics of temperature fluctuations in an electron system out of equilibrium

We study the statistics of the fluctuating electron temperature in a metallic island coupled to reservoirs via resistive contacts and driven out of equilibrium by either a temperature or voltage difference between the reservoirs. The fluctuations of temperature are well-defined provided that the energy relaxation rate inside the island exceeds the rate of energy exchange with the reservoirs. We quantify these fluctuations in the regime beyond the Gaussian approximation and elucidate their dependence on the nature of the electronic contacts.Comment: 4 pages, 3 figure

Measuring non-Gaussian fluctuations through incoherent Cooper pair current

We study a Josephson junction (JJ) in the regime of incoherent Cooper pair tunneling, capacitively coupled to a nonequilibrium noise source. The current-voltage (I-V) characteristics of the JJ are sensitive to the excess voltage fluctuations in the source, and can thus be used for wide-band noise detection. Under weak driving, the odd part of the I-V can be related to the second cumulant of noise, whereas the even part is due to the third cumulant. After calibration, one can measure the Fano factors for the noise source, and get information about the frequency dependence of the noise.Comment: 4 pages, 4 figure

Giant current fluctuations in an overheated single electron transistor

Interplay of cotunneling and single-electron tunneling in a thermally isolated single-electron transistor (SET) leads to peculiar overheating effects. In particular, there is an interesting crossover interval where the competition between cotunneling and single-electron tunneling changes to the dominance of the latter. In this interval, the current exhibits anomalous sensitivity to the effective electron temperature of the transistor island and its fluctuations. We present a detailed study of the current and temperature fluctuations at this interesting point. The methods implemented allow for a complete characterization of the distribution of the fluctuating quantities, well beyond the Gaussian approximation. We reveal and explore the parameter range where, for sufficiently small transistor islands, the current fluctuations become gigantic. In this regime, the optimal value of the current, its expectation value, and its standard deviation differ from each other by parametrically large factors. This situation is unique for transport in nanostructures and for electron transport in general. The origin of this spectacular effect is the exponential sensitivity of the current to the fluctuating effective temperature.Comment: 10 pages, 11 figure

Supercurrent-induced temperature gradient across a nonequilibrium SNS Josephson junction

Using tunneling spectroscopy, we have measured the local electron energy distribution function in the normal part of a superconductor-normal metal-superconductor (SNS) Josephson junction containing an extra lead to a normal reservoir. In the presence of simultaneous supercurrent and injected quasiparticle current, the distribution function exhibits a sharp feature at very low energy. The feature is odd in energy, and odd under reversal of either the supercurrent or the quasiparticle current direction. The feature represents an effective temperature gradient across the SNS Josephson junction that is controllable by the supercurrent.Comment: 4 pages, 4 figures, corrected typos, added plot to figure

Ghosts from the past: a review of fossil Hepialoidea (Lepidoptera)

We critically re-examine nine of the ten fossil specimens currently assigned to Hepialidae. Three fossils with impressions of wing veins and scales placed in the fossil genus Prohepialus Piton, 1940, and two mummified larvae that show apomorphic characters, have features that support placement in Hepialidae. The other four fossils that we evaluate, Prohepialus incertus Piton, 1940; Oiophassus nycterus Zhang, 1989; Protohepialus comstocki Pierce, 1945; and a fossil scale, lack definitive hepialid characters. One of these, Prohepialus incertus Piton, 1940, appears to represent a symphytan (Hymenoptera), and is excluded from Lepidoptera. The fossilized wings placed in Prohepialus by Jarzembowski display numerous features that indicate a proximate phylogenetic relationship to extant members of the hepialid genus Sthenopis Packard and related genera.Peer reviewe

Energy relaxation in graphene and its measurement with supercurrent

We study inelastic energy relaxation in graphene for low energies to find out how electrons scatter with acoustic phonons and other electrons. By coupling the graphene to superconductors, we create a strong dependence of the measured signal, i.e.,\ critical Josephson current, on the electron population on different energy states. Since the relative population of high- and low-energy states is determined by the inelastic scattering processes, the critical current becomes an effective probe for their strength. We argue that the electron-electron interaction is the dominant relaxation method and, in our model of two-dimensional electron-electron scattering, we find a scattering time $\tau_{e-e}=5... 13$ ps at T=500 mK, 1-2 orders of magnitude smaller than predicted by theory.Comment: 10 pages, 13 figures submitted to Physical Review

Nonequilibrium characteristics in all-superconducting tunnel structures

We study the nonequilibrium characteristics of superconducting tunnel structures in the case when one of the superconductors is a small island confined between large superconductors. The state of this island can be probed for example via the supercurrent flowing through it. We study both the far-from-equilibrium limit when the rate of injection for the electrons into the island exceeds the energy relaxation inside it, and the quasiequilibrium limit when the electrons equilibrate between themselves. We also address the crossover between these limits employing the collision integral derived for the superconducting case. The clearest signatures of the nonequilibrium limit are the anomalous heating effects seen as a supercurrent suppression at low voltages, and the hysteresis at voltages close to the gap edge $2\Delta/e$, resulting from the peculiar form of the nonequilibrium distribution function.Comment: 8 pages, 10 figure

Inverse proximity effect in superconductors near ferromagnetic material

We study the electronic density of states in a mesoscopic superconductor near a transparent interface with a ferromagnetic metal. In our tunnel spectroscopy experiment, a substantial density of states is observed at sub-gap energies close to a ferromagnet. We compare our data with detailed calculations based on the Usadel equation, where the effect of the ferromagnet is treated as an effective boundary condition. We achieve an excellent agreement with theory when non-ideal quality of the interface is taken into account.Comment: revised, 7 pages, 3 figure

Lontostoa, päkitteä ja örnästä:deskriptiiviset liikeverbit Pienessä Kainuun murteen verbisanastossa

Tiivistelmä. Tässä sanastontutkimusta, sanasemantiikkaa ja deskriptiiviverbien tutkimusta edustavassa pro gradu -tutkielmassa tutkin ”Pienen Kainuun murteen verbisanaston” liikeverbien semantiikkaa ja deskriptiivisyyttä. Minna ja Maiju Seppäsen vuodesta 2002 lähtien internetiin kokoamaan sanastoon kuuluu kokonaisuudessaan 132 murreverbiä merkityksineen ja esimerkkivirkkeineen, mutta varsinainen aineistoni koostuu 40 liikeverbistä. Olen selvittänyt, kuinka hyvin kunkin aineistossa esitetyn verbin tarkoite vastaa sanakirjoissa olevia samojen sanojen merkityksiä. Päätavoitteenani on ollut selvittää kyseisten verbien deskriptiivisyyttä aineistoni perusteella sekä tehdä näkyväksi se, mikä tekee juuri kyseisistä verbeistä deskriptiivisiä. Tämän olen toteuttanut siten, että olen muodostanut Jarvan (2003) ja Jääskeläisen (2013) väitöskirjojen pohjalta seitsemän deskriptiivisille verbeille ominaista piirrettä. Näistä piirteistä muodostetut luokat ovat monimerkityksisyys, merkityksen tilannesidonnaisuus, silmiinpistävyys ja affektiivisuus, äänteellinen variaatio, äänteiden distribuutio, suosikkijohtimet ja morfologiset kaavat sekä esiintyminen koloratiivikonstruktiossa. Olen analysoinut, missä aineiston lekseemeissä kukin piirre esiintyy ja miten se näkyy kyseisten verbien rakenteessa. Piirteiden esiintymismäärän perusteella olen tutkinut, mitkä sanat ovat erityisen deskriptiivissävyisiä ja missä verbeissä piirteitä esiintyy vähemmän. Aineiston kaikissa 40 sanassa on äänteiden distribuutiota. Suosikkijohtimia ja affektiivisuutta esiintyy kumpaakin 35 sanassa. Monimerkityksisyyttä on 32 lekseemissä. Äänteellistä variaatiota on 11 verbissä, neljä lekseemeistä esiintyy koloratiivikonstruktiossa, eikä tilannesidonnaisuutta ole yhdessäkään aineiston sanoista. Kokonaisuudessaan deskriptiivisiä piirteitä esiintyy aineistossa huomattavan paljon, sillä jokaisessa verbissä toteutuu 2–5 piirrettä. Piirteiden yleisyys aineistossa osoittaa osaltaan todeksi väittämän, jonka mukaan Kainuun murteissa, kuten muissakin savolaismurteissa, on erityisen paljon deskriptiivistä sanastoa. Valtaosalle aineiston verbeistä, jopa 29 lekseemille 40:stä, löytyy ainakin läheinen merkitys lähteiden kanssa. Näistä 17 verbin merkitykset ovat täsmäävät sekä aineistossa että käyttämissäni sanakirjalähteissä. 12 verbin kohdalla merkitykset ovat läheiset, mutta eivät aivan vastaavat. Viiden lekseemin merkitykset eroavat toisistaan aineistossa ja lähteissä, eikä kuudesta verbistä ole riittävästi tietoja, jotta semanttinen analyysi olisi mahdollista tehdä. Koska jokaisessa aineiston verbissä toteutuu vähintään kaksi deskriptiivistä piirrettä ja yleensä paljon useampi piirre ja kielitajunikin mukaan sanat ovat deskriptiivisiä, olen voinut melko yksiselitteisesti todeta kaikki aineiston sanat deskriptiivisiksi tai ainakin deskriptiivissävyisiksi. Valtaosalle aineiston verbeistä löytyy lähteistä ainakin läheinen merkitys, joten tarkoitteet ovat semanttisesti melko samankaltaisia

Observation of shot-noise-induced asymmetry in the Coulomb blockaded Josephson junction

We have investigated the influence of shot noise on the IV-curves of a single mesoscopic Josephson junction. We observe a linear enhancement of zero-bias conductance of the Josephson junction with increasing shot noise power. Moreover, the IV-curves become increasingly asymmetric. Our analysis on the asymmetry shows that the Coulomb blockade of Cooper pairs is strongly influenced by the non-Gaussian character of the shot noise.Comment: 4 pages, 5 figures, RevTE