The Phase Diagram of Strong Coupling QCD including Gauge Corrections

The strong coupling limit of lattice QCD with staggered fermions has been studied for decades, both via Monte Carlo and via mean field theory. In this model, the finite density sign problem can be made mild and the full phase diagram can be obtained, even in the chiral limit. It is however desirable to understand the effect of a finite lattice gauge coupling $\beta$ on the phase diagram in the $\mu-T$ plane in order to understand how it evolves into the phase diagram of continuum QCD. Here we discuss how to construct a partition function for non-zero lattice coupling, exact to $\mathcal{O}(\beta)$, and present corresponding Monte Carlo results, in particular for corrections to the chiral susceptibility and to the phase diagram.Comment: 7 pages, 5 figures. Proceedings of the 31st International Symposium on Lattice Field Theory (Lattice 2013), 29 July - 3 August 2013, Mainz, Germany - Figure showing phase diagram dependence on beta correcte

The lattice QCD phase diagram in and away from the strong coupling limit

We study lattice QCD with four flavors of staggered quarks. In the limit of infinite gauge coupling, "dual" variables can be introduced, which render the finite-density sign problem mild and allow a full determination of the $\mu-T$ phase diagram by Monte Carlo simulations, also in the chiral limit. However, the continuum limit coincides with the weak coupling limit. We propose a strong-coupling expansion approach towards the continuum limit. We show first results, including the phase diagram and its chiral critical point, from this expansion truncated to next-to-leading order.Comment: 5 pages, 7 figures; submitted to Phys. Rev. Let

Down-flow and horseshoe vortex characteristics of sediment embedded bridge piers

The flow around bridge structures is a recent research topic, given the significance of bridges as basic engineering infrastructures. This study investigates the internal flow features around circular bridge piers by Particle Image Velocimetry applied both in the horizontal and vertical planes and therefore allowing for a quasi-spatial visualization of the velocity field. The temporal evolution of the vertical deflected flow at the pier front and the horseshoe vortex inside the increasing scour hole were explored resulting in the velocity and vorticity profiles. This work, therefore, provides novel insight into the complex and fascinating two-phase flow around circular bridge piers placed in loose sediment and provides an experimental data basis for advanced numerical simulatio

Towards corrections to the strong coupling limit of staggered lattice QCD

We report on the first steps of an ongoing project to add gauge observables and gauge corrections to the well-studied strong coupling limit of staggered lattice QCD, which has been shown earlier to be amenable to numerical simulations by the worm algorithm in the chiral limit and at finite density. Here we show how to evaluate the expectation value of the Polyakov loop in the framework of the strong coupling limit at finite temperature, allowing to study confinement properties along with those of chiral symmetry breaking. We find the Polyakov loop to rise smoothly, thus signalling deconfinement. The non-analytic nature of the chiral phase transition is reflected in the derivative of the Polyakov loop. We also discuss how to construct an effective theory for non-zero lattice coupling, which is valid to $O(\beta)$.Comment: 7 pages, 4 figures, Talk presented at the XXIX International Symposium on Lattice Field Theory, Lattice2011, Squaw Valley, Lake Tahoe, California, July 201

Towards corrections to the strong coupling limit of staggered lattice QCD : the XXIX International Symposium on Lattice Field Theory - Lattice 2011, July 10 - 16, 2011, Squaw Valley, Lake Tahoe, California

We report on the first steps of an ongoing project to add gauge observables and gauge corrections to the well-studied strong coupling limit of staggered lattice QCD, which has been shown earlier to be amenable to numerical simulations by the worm algorithm in the chiral limit and at finite density. Here we show how to evaluate the expectation value of the Polyakov loop in the framework of the strong coupling limit at finite temperature, allowing to study confinement properties along with those of chiral symmetry breaking. We find the Polyakov loop to rise smoothly, thus signalling deconfinement. The non-analytic nature of the chiral phase transition is reflected in the derivative of the Polyakov loop. We also discuss how to construct an effective theory for non-zero lattice coupling, which is valid to O(b)

Pest Risk Analysis in (Climate)Change: future oriented risk-assessment

Pflanzengesundheitliche Risikoanalysen sind die Grundlage für vorbeugende handels- oder produktionseinschränkende Schutzvorschriften gegen die Verschleppung oder für Tilgungsmaßnahmen eingeschleppter Schadorga­nismen. Die klimatischen Bedingungen im gefährdeten Gebiet, sind von zentraler Bedeutung für die Risikoabschätzung. Die bisherigen Klimaanalysen basieren im Regel­fall auf den Klimadatensätzen von 1961–1990 (internationaler klimatologischer Referenzzeitraum). An den Beispielen Bursaphelenchus xylophilus, Ceratitis capitata und Xanthomonas fragariae wird deutlich, dass durch den Klimawandel wesentliche Veränderungen des Risikos neuer und quarantänerelevanter Schadorganismen zu erwarten sind. Zur Abschätzung langfristiger Risi­ken muss die Berücksichtigung von Klimaszenarien in der Modellierung quarantänerelevanter Organismen zu einem festen Bestandteil der pflanzengesundheit­lichen Risikoanalyse werden. Als Grundlage solcher Analysen sind Wissenslücken hinsichtlich der Biologie, Verbreitung und Interaktionen besonders klimasensitiver Organismen zu schließen und durch ein gezieltes Monitoring zur frühzeitigen Erfassung von Einschleppungen und klimaänderungsbedingte Verbreitungsvorgängen zu ergänzen.Pest risk analyses are the fundament for preventive trade and production regulations against the introduction of pest species or for eradication measures of introduced pests. The climatic conditions of the threatened areas are of central importance for the risk analysis. So far, climatic analyses are predicated on the reference climatology period 1961–1990. Bursaphelenchus xylophilus, Ceratitis capitata and Xanthomonas fragariae document exem­plarily the extensive changes of risks from new and qua­rantine relevant pest species. The inclusion of climate change into pest risk analyses is crucial for the evaluation of long-term risks. These analyses depend on fundamental key data of the biology, distribution and interaction of climatic high-sensitive organisms. Knowledge gaps have to be closed and be complemented by an early selective monitoring to detect introductions and a shift of the invaded area due to climatic changes

The Cherry vinegar fly – Drosophila suzukii – An emerging risk for fruit and wine growing

Die Kirschessigfliege, Drosophila suzukii (Matsumura), ist ein polyphager Schadorganismus, der alle weich­fleischigen Obstarten und alle Weinsorten befällt. Ursprünglich in weiten Teilen Asiens endemisch, wurde diese Art erst vor wenigen Jahren nach Nordamerika eingeschleppt, wo sie sich sehr schnell ausbreitete und bereits beträchtliche Schäden verursacht. 2009 wurde D. suzukii auch lokal in Italien (Südtirol) und Spanien (etwa 130 km südwestlich von Barcelona) festgestellt. Verschleppt wird diese Drosophila-Art mit befallenen Früchten. Die klimatischen Bedingungen für eine Ansiedlung dieses Schadorganismus und das Angebot an Wirtspflanzen sind in den meisten Ländern Europas vorhanden. Das besondere Risiko von D. suzukii geht vor allem von der potentiell hohen Vermehrungsrate von bis zu 13 Generationen pro Jahr aus. Außergewöhnlich für Drosophila-Arten ist, dass die Weibchen mit einem Raspelapparat die intakte Fruchthaut durchdringen und die Eier in die Frucht hineinlegen. Die Larven zerstören durch ihren Fraß das Fruchtfleisch. Darüber hinaus können Sekundärinfektionen auftreten. Drosophila suzukii kann zwar mit Insektiziden bekämpft werden, die Vielzahl der Generationen setzt jedoch häufige Insektizid-Anwendungen voraus, was mit Rückständen und einer schnellen Resistenzbildung einhergehen kann. Die Kirschessig­fliege würde bei der Einschleppung nach Deutschland mit großer Wahrscheinlichkeit ein sehr bedeutender neuer Schadorganismus im Obst- und Weinbau werden. Erhebliche Schäden bzw. Bedarf an intensivem Insektizideinsatz wären die Folge. Aufgrund des Auftretens von D. suzukii in Italien und Spanien und der Aufnahme in die EPPO-Warnliste (alert list) ist die Kirschessigfliege entsprechend der Allgemeinen Verwaltungsvorschrift zu Schadorganismen meldepflichtig. Eine umfassende Risikoanalyse für Europa insgesamt wird noch in 2010 im Rahmen der EPPO erstellt werden. Eine besonders kri­tische Frage ist in diesem Zusammenhang, ob D. suzukii noch mit Quarantänemaßnahmen eingegrenzt werden kann. Aufgrund der EG-Richtlinie 2000/29/EG sind solche Maßnahmen bis auf weiteres in Deutschland zu treffen, wenn Befall festgestellt werden sollte.The Cherry vinegar fly, Drosophila suzukii (Matsumura), is a polyphagous pest which infests all soft-flesh fruit species and all grape varieties. The species is endemic in Asia and was introduced into North America where it spread rapidly, causing substantial damages. Since 2009 D. suzukii has been found in Italy (South Tyrol) and in Spain (around 130 km from Barcelona in South-West direction). This Drosophila species is introduced with infested fruits. The climatic conditions and the availability of host plants are suitable for the establishment of this pest in most parts of Europe. The special risk arises in particular from the high potential propagation rate of up to 13 generations per year. The female’s serrated ovipositor, being unusual for Drosophila species, enables it to penetrate thin-skinned fruits to deposit its eggs into the fruits. The larvae destroy the fruit pulp by feeding. Furthermore, secondary infections can occur. Though D. suzukii can be controlled by insecticides, the high number of generations however require a high frequency of insecticide applications, causing residues and favouring insecticide resistance. The cherry vinegar fly would most probably be a very important new pest of fruit and vine production in case of introduction in Germany. Considerable damages or an intensive insecticide use respectively would be the consequences. Because of the occurrence of D. suzukii in Italy and Spain and its listing on the EPPO alert list the finding of this pest has to be reported in accordance with the General Administrative Regulation for Plant Pests (Allgemeine Verwaltungsvorschrift zu Schadorganismen). A full pest risk analysis for Europe in general in the framework of EPPO will be elaborated in 2010. In this context a critical question is whether D. suzukii could still be contained by phytosanitary measures. According to EC directive 2000/29/EC such measures are obligatory in case the pest is found in Germany

Modelling of population dynamics of the Western Corn Rootworm (Diabrotica virgifera virgifera) – examination of various containment measures

Die Entwicklung der Käferpopulation des Westlichen Maiswurzelbohrers wurde anhand einer Modellrechnung für verschiedene Bekämpfungsmaßnahmen über einen Zeitraum von neun Jahren kalkuliert, um verschiedene Eingrenzungsoptionen zu betrachten. Grundlage des Modells ist eine mittlere Eiablage von 486 Eiern pro Weibchen und eine mittlere Mortalität vom Ei bis zum adulten Tier von 97%. Daraus ergibt sich eine Wachstumsrate von 7,505, um welche die Population ohne eine Bekämpfungsmaßnahme von Generation zu Generation wächst. Findet in einem Jahr eine Bekämpfungsmaßnahme statt, wird die Abundanz um den entsprechenden Wirkungsgrad reduziert. Die Modellrechnung ergab, dass ein Maisanteil von 75% und mehr in der Fruchtfolge zu einem rapiden Anstieg der Populationsdichte führt. Die Bekämpfung des Westlichen Maiswurzelbohrers mit insektizider Saatgutbeize oder Bodengranulat reicht beim kontinuier­lichen Anbau von Mais nicht aus, um einen deutlichen Anstieg der Populationsdichte zu verhindern. Für die Adultenbekämpfung hingegen zeigte die Modellrechnung einen Rückgang der Abundanz. Die Effektivität ist jedoch stark von den Witterungs- und Umweltbedingungen abhängig und daher als Eingrenzungsmaßnahme in großen Gebieten nicht geeignet. Ein Anteil von 66% Mais in der Fruchtfolge führt zu einem leichten Anstieg in der Abundanz, welcher in einigen Jahren aufgrund von ungünstigen Witterungsbedingungen kompensiert werden dürfte. Die Kombination von 66% Mais in der Fruchtfolge sowie eine insektizide Bekämpfungsmaßnahme mindestens im ersten Maisanbaujahr bewirkte eine Reduzierung der Populationsdichte. Weiterhin ergab die Modellrechnung, dass ein Maisanteil von höchstens 50% in der Fruchtfolge die Populationsdichte des Westlichen Maiswurzelbohrers auch ohne Insektizide reduziert. Nach der Kalkulation sind daher ein Maisanteil von 66% Mais in Kombination mit einer insektiziden Bekämpfungsmaßnahme im ersten Maisanbaujahr sowie eine Fruchtfolge von mindestens 50% als Eingrenzungsmaßnahme zu empfehlen. Ein Maisanteil von 66% in der Fruchtfolge ist für die Eingrenzung nur dann zu empfehlen, wenn die Populationsentwicklung durch ein kontinuierliches Monitoring kontrolliert wird und bei steigenden Abundanzen eine ergänzende Maßnahme durchgeführt wird. Ungeeignet für die Eingrenzung des West­lichen Maiswurzelbohrers sind hingegen Maisanteile über 66% in der Fruchtfolge sowie die alleinige Nutzung insektizider Bekämpfungsmaßnahmen.    The population development of Western corn rootworm was calculated for a period of 9 years to examine various containment measures. The model takes account of various management measures. It uses a mean oviposition of 486 eggs per female and mean mortality from the egg to the adult of 97%. Without any control this results in a growth rate of 7.505 per generation. Application of control measures within a year reduces densities by the corresponding efficacy of the measure. The model calculation shows that 75% of maize and more in crop rotation cause a rapid increase in population density. In this case insecticide seed dressing or soil granules are not sufficient to prevent a rapid increase in population density. The model shows that the control of adults leads to a decrease of the density. Since, however, efficiency is heavily dependent on weather and environmental conditions this measure is not suitable for containment on a large area. 66% of maize in crop rotation causes only a slight increase in density which could be compensated within several years when weather con­ditions are unfavourable. A combination of 66% of maize in crop rotation and insecticide application at least in first-year maize causes a reduction in population density. Furthermore, the model shows that a maximum of 50% of maize in rotation reduces Western corn rootworm density also without insecticide use. Calculations recommend the following measures for containment: 66% of maize in rotation combined with insecticide application in first-year maize, or a maximum of 50% of maize in rotation. 66% of maize in rotation can only be recommended in combination with continuous monitoring and additional measures in case of increasing densities. Containment of Western corn rootworm is not achieved when maize exceeds 66% in rotation or only insecticide treatment is applied.   &nbsp