Entangling power of permutation invariant quantum states

We investigate the von Neumann entanglement entropy as function of the size of a subsystem for permutation invariant ground states in models with finite number of states per site, e.g., in quantum spin models. We demonstrate that the entanglement entropy of $n$ sites in a system of length $L$ generically grows as $\sigma\log_{2}[2\pi en(L-n)/L]+C$, where $\sigma$ is the on-site spin and $C$ is a function depending only on magnetization.Comment: 6 pages, 2 figure

Thermal hydraulic analysis of IFMIF lithium target with incident deuteron beam

Thermohydraulische Analyse des IFMIF Lithiumtargets mit einfallendem Deuteronenstrahl In der vorgeschlagenen "International Fusion Materials Irradiation Facility (IFMIF)" soll eine intensive hochenergetische Neutronenquelle über die Stripping-Reaktion mit 30 - 40 MeV Deuteronen in einem Lithiumtarget realisiert werden. Das IFMIF-Target, das einen Wärmeeintrag bis zu 10 MW abführen muß, soll aus einem Flüssig-Lithium-Strahl mit einer freien Oberfläche (in Richtung Deuteronenstrahl) und einer Rückwand (in Richtung Testzellen) bestehen. In dieser Auslegung sind die thermische und hydraulische Stabilität des Lithiumstrahls sowie die Verdampfung von Lithium an der freien Oberfläche von besonderer Bedeutung. Hauptgegenstand der vorliegenden Arbeit war die thermohydraulische Analyse des Lithiumtargets mit einfallendem Deuteronenstrahl. Turbulente Strömung und Wärmeübergang in der Targetdüse und im Lithiumstrahl bei einfallendem Deuteronenstrahl wurden simuliert mit Hilfe des Finite-Elemente-Codes FIDAP. Das Wärmeeintragsprofil infolge Deuteronenabbremsung wurde mit Modellen für die Stopping Power durch Elektronen- und nukleare Wechselwirkung unter Berücksichtigung der Temperaturverteilung im Target bestimmt. Nach unserer Kenntnis ist dies eine der wenigen Studien, die eine konsistente Simulation der turbulenten Strömung sowohl in der Düse als auch im Strahl enthält und auf alle wichtigen Targetkonfigurationen anwendbar ist. Obwohl ein anderer Simulationscode für den Lithiumstrahl und ein anderer Datensatz für die Lithiumeigenschaften benutzt wurde, sind die meisten unserer Ergebnisse für das IFMIF-Referenztarget konsistent mit denen der IFMIF-Partner. Die Verdampfung von der Oberfläche erwies sich als relativ gering für die untersuchten Parameter des Lithium- und Deuteronenstrahls. Die freie Lithiumoberfläche am unteren Ende des Deuteronenstrahls wurde als der kritischste Bereich für eventuelle Siedevorgänge identifiziert. Für relativ niedrige Druckwerte in der Vakuumkammer (kleiner als p = 10-3 Pa) ist festzustellen, daß der Abstand zum Siedepunkt an der freien Oberfläche (z. B. Tb 7°C für p = 10-4 Pa) der begrenzende Faktor für die Targetauslegung darstellt. Eventuelles Sieden innerhalb des Targets ist stark vom Targetkonzept abhängig. Beim Konzept mit gekrümmter Rückwand kommt es durch die Einwirkung der Zentrifugalkraft innerhalb des Lithiumstrahls zu einem quasilinearen Druckaufbau vom Vakuumkammerdruck bis zu p = 1,3 x 104 Pa nahe der Rückwand, wodurch Siedevorgänge innerhalb des Strahles stark unterdrückt werden. Bei den beiden anderen Konzepten, nämlich dem Target mit gerader Rückwand (das einen begrenzten Druckaufbau erlaubt) und dem Freistrahltarget ohne Rückwand (dadurch auch kein innerer Druckaufbau), können Siedevorgänge nur vermieden werden durch eine signifikante Steigerung der Strahlgeschwindigkeit und damit des gesamten Lithiuminventars. Der Einfluß der verdampften Lithiummenge, d. h. ihre Ablagerung und ihre Wechselwirkung mit dem Deuteronenstrahl, bedürfen weiterer Untersuchung. Dazu schlagen wir die Anwendung eines Monte-Carlo-Codes für direkte Simulation vor, um den Masse- und Wärmetransport im Reaktionsraum des Targets und in den Bereichen der Target-Beschleuniger-Wechselwirkung zu modellieren. Schließlich kommen wir, unterstützt durch die Ergebnisse anderer Untersuchungen, zu der Schlußfolgerung, daß unsere Resultate die physikalische Realisierbarkeit des IFMIF-Targets in der Ausführung mit gekrümmter Rückwand bestätigen

Hydrodynamics of the zero-range process in the condensation regime

We argue that the coarse-grained dynamics of the zero-range process in the condensation regime can be described by an extension of the standard hydrodynamic equation obtained from Eulerian scaling even though the system is not locally stationary. Our result is supported by Monte Carlo simulations.Comment: 14 pages, 3 figures. v2: Minor alteration

Weakly disordered absorbing-state phase transitions

The effects of quenched disorder on nonequilibrium phase transitions in the directed percolation universality class are revisited. Using a strong-disorder energy-space renormalization group, it is shown that for any amount of disorder the critical behavior is controlled by an infinite-randomness fixed point in the universality class of the random transverse-field Ising models. The experimental relevance of our results are discussed.Comment: 4 pages, 2 eps figures; (v2) references and discussion on experiments added; (v3) published version, minor typos corrected, some side discussions dropped due to size constrain

Symmetry effects and equivalences in lattice models of hydrophobic interaction

We establish the equivalence of a recently introduced discrete model of the hydrophobic interaction, as well as its extension to continuous state variables, with the Ising model in a magnetic field with temperature-dependent strength. In order to capture the effect of symmetries of the solvent particles we introduce a generalized multi-state model. We solve this model - which is not of the Ising type - exactly in one dimension. Our findings suggest that a small increase in symmetry decreases the amplitude of the solvent-mediated part of the potential of mean force between solute particles and enhances the solubility in a very simple fashion. High symmetry decreases also the range of the attractive potential. This weakening of the hydrophobic effect observed in the model is in agreement with the notion that the effect is entropic in origin.Comment: 19 pages, 2 figure

Traffic by multiple species of molecular motors

We study the traffic of two types of molecular motors using the two-species symmetric simple exclusion process (ASEP) with periodic boundary conditions and with attachment and detachment of particles. We determine characteristic properties such as motor densities and currents by simulations and analytical calculations. For motors with different unbinding probabilities, mean field theory gives the correct bound density and total current of the motors, as shown by numerical simulations. For motors differing in their stepping probabilities, the particle-hole symmetry of the current-density relationship is broken and mean field theory fails drastically. The total motor current exhibits exponential finite-size scaling, which we use to extrapolate the total current to the thermodynamic limit. Finally, we also study the motion of a single motor in the background of many non-moving motors.Comment: 23 pages, 6 figures, late

The asymmetric exclusion model with sequential update

We present a solution for the stationary state of an asymmetric exclusion model with sequential update and open boundary conditions. We solve the model exactly for random hopping in both directions by applying a matrix-product formalism which was recently used to solve the model with sublattice-parallel update[1]. It is shown that the matrix-algebra describing the sequential update and sublattice-parallel update are identical and can be mapped onto the random sequential case treated by Derrida et al[2].Comment: 7 pages, Late

Approach to equilibrium of diffusion in a logarithmic potential

The late-time distribution function P(x,t) of a particle diffusing in a one-dimensional logarithmic potential is calculated for arbitrary initial conditions. We find a scaling solution with three surprising features: (i) the solution is given by two distinct scaling forms, corresponding to a diffusive (x ~ t^(1/2)) and a subdiffusive (x ~ t^{\gamma} with a given {\gamma} < 1/2) length scale, respectively, (ii) the overall scaling function is selected by the initial condition, and (iii) depending on the tail of the initial condition, the scaling exponent which characterizes the scaling function is found to exhibit a transition from a continuously varying to a fixed value.Comment: 4 pages, 3 figures; Published versio

CrO2: a self-doped double exchange ferromagnet

Band structure calculations of CrO2 carried out in the LSDA+U approach reveal a clear picture of the physics behind the metallic ferromagnetic properties. Arguments are presented that the metallic ferromagnetic oxide CrO2 belongs to a class of materials in which magnetic ordering exists due to double exchange (in this respect CrO2 turns out to be similar to the CMR manganates). It is concluded that CrO2 has small or even negative charge transfer gap which can result in self-doping. Certain experiments to check the proposed picture are suggested.Comment: 4 pages, 4 Figure

Solution of a one-dimensional stochastic model with branching and coagulation reactions

We solve an one-dimensional stochastic model of interacting particles on a chain. Particles can have branching and coagulation reactions, they can also appear on an empty site and disappear spontaneously. This model which can be viewed as an epidemic model and/or as a generalization of the {\it voter} model, is treated analytically beyond the {\it conventional} solvable situations. With help of a suitably chosen {\it string function}, which is simply related to the density and the non-instantaneous two-point correlation functions of the particles, exact expressions of the density and of the non-instantaneous two-point correlation functions, as well as the relaxation spectrum are obtained on a finite and periodic lattice.Comment: 5 pages, no figure. To appear as a Rapid Communication in Physical Review E (September 2001