Quantum coherence in relativistic transport theory: applications to baryogenesis

We derive field-theoretic local quantum transport equations which can describe quantum coherence. Our methods are based on Kadanoff--Baym equations derived in the Schwinger--Keldysh closed time path formalism of non-equilibrium quantum field theory. We focus on spatially homogeneous and isotropic systems and mixing fermions with a time-dependent mass and a weak coupling to a thermal plasma. We introduce a new local approximation (LA) method and use it to derive quantum kinetic equations which can describe coherence and also include effects of the spectral width. The method is based on a local ansatz of the collision term. We also improve the earlier coherent quasiparticle approximation (cQPA) by giving a straightforward derivation of the spectral ansatz, a new way of organizing the gradient expansion, and a transparent way to derive the coherence-gradient resummed collision term. In both methods the transport equations can describe flavor coherence and particle--antiparticle coherence, and the related oscillations, of the mixing fermions. In addition to formulating the local equations we apply them to baryogenesis in the early universe. More specifically, we study the details of CP-asymmetry generation in resonant leptogenesis and the evolution of the axial vector current in electroweak baryogenesis (in a time-dependent analogue). We solve the equations numerically, and perform extensive analysis and compare the results to semiclassical (Boltzmann) equations. The results cover known semiclassical effects. We find that dynamical treatment of local quantum coherence is necessary for an accurate description of CP-asymmetry generation. When these details are known they can then be partially incorporated into simpler (e.g. semiclassical) approaches. However, coherent quantum kinetic equations are needed for accurate results across different scenarios or wide parameter ranges.Comment: PhD thesis (the compilation part); 103 pages, 7 figures. For the full thesis, see https://urn.fi/URN:ISBN:978-951-39-9190-

Quantum transport and the phase space structure of the Wightman functions

We study the phase space structure of exact quantum Wightman functions in spatially homogeneous, temporally varying systems. In addition to the usual mass shells, the Wightman functions display additional coherence shells around zero frequency k(0) = 0, which carry the information of the local quantum coherence of particle-antiparticle pairs. We find also other structures, which encode non-local correlations in time, and discuss their role and decoherence. We give a simple derivation of the cQPA formalism, a set of quantum transport equations, that can be used to study interacting systems including the local quantum coherence. We compute quantum currents created by a temporal change in a particle's mass, comparing the exact Wightman function approach, the cQPA and the semiclassical methods. We find that the semiclassical approximation, which is fully encompassed by the cQPA, works surprisingly well even for very sharp temporal features. This is encouraging for the application of semiclassical methods in electroweak baryogenesis with strong phase transitions.Peer reviewe

Jyväskylän ammattiopiston talotekniikka-alan opetussuunnitelman kehittäminen, Putkiasentajan koulutusohjelma

Opinnäytetyön tavoitteena oli kehittää talotekniikka-alan putkiasennuksen koulutusohjelman opetus-suunnitelmaa Jyväskylän ammattiopistossa työelämän asettamien ammattitaidon osaamisvaatimusten mukaisesti. Opetussuunnitelman kehittämiseen haettiin vastauksia haastattelemalla työelämän LVI-asiantuntijoita. Haastattelut tehtiin Jyväskylässä. Lisäksi kehittämistyössä olivat vahvana tukena Jyväskylän ammat-tiopistossa toimivat opettajat. Haastattelujen kautta saatiin selkeitä vastauksia siihen, mitä työelämän asiantuntijat pitävät tärkeänä opetuksessa. LVI-asiantuntijoiden mielestä on tärkeää, että opetussuunnitelmaan sisällytetään määräysten tuntemista ja asiakaslähtöisyyttä. Kaikkien tutkinnon osien opiskelujen jälkeen putkiasentajan perus-osaaminen hallitaan. Opetussuunnitelman kehittäminen työelämän ammattitaidon osaamistarpeita vastaavaksi varmistaa, että alalle valmistuvilla työntekijöillä on ammatillista osaamista. Kehittämistyö antaa myös mahdollisuuden vaikuttaa siihen, millaisia työntekijöitä alalle valmistuu. Opiskelijalle opetussuunnitelman kehittäminen tuo opiskeluun tavoitteellisuutta ja lisää opiskelumoti-vaatiota. Opiskelijan arviointi sekä arviointimenetelmät monipuolistuvat. Kehittämistyö antaa opiskelijalle mahdollisuuden näyttää ammatillinen osaamisensa käytännössä. Uusi opetussuunnitelma ohjaa koulutuksen järjestäjien ja opettajien opetusta ja arviointia muuttuvan työelämän tarpeiden suuntaiseksi. Lisäksi se lisää ja tiivistää opettajien ja työelämän välistä yhteistyötä ja auttaa ylläpitämään opettajien ammattitaitoa.The purpose of the Bachelor’s thesis was to develop the curriculum of the degree programme in Heating and ventilation Engineering in Jyväskylä Vocational Institute. The main objective was to find out the new competences and professional skills needed for the work of a plumber in heating and ventilation area. In this survey the local experts of the heating and ventilation field have been interviewed to get more information on the expectations of today’s working life for improving the education of a plumber in heating and ventilation tasks. Also some of the colleagues of the department of Heating and ventilation in Jyväskylä Vocational Institute have provided the researcher with an excellent, added value information for this survey. This survey demonstrates how important it is for the students to know all valid regulations of the heating and ventilation field. The other insight is the customer-oriented approach during the study period of this field. It is also important that the students know all the basics of the plumber’s work and have sufficient professional skills in heating and ventilation area. The new curriculum should ensure that the students who graduate from the degree programme in heating and ventilation should continuously update the knowledge of the field for work life. This approach should also maintain a clear target and a good motivation for the studies. The students should be able to show in practise already during the studies what they can do. The renewed curriculum should provide the teachers with a better and versatile methodology in the guidance and evaluation process of the learning outcomes of students This approach allows teachers to work in close cooperation with companies. The new curriculum should contain more up-to-date knowl-edge for the teachers and help them to maintain their professional skills

Filtterikoon ja CMC:n vaikutus päällystyspastan vesiretentioon

Työn teoriaosassa on selvitetty päällystyksen periaatteita sekä päällystyspastan ominaisuuksia ja koostumusta. Kokeellisen osan tarkoituksena oli tutkia kolmen eri filtterikoon ja CMC:n vaikutusta päällystyspastan vesiretentioon ACA:n dynaamisen vesiretentiomittarin avulla. Päällystyspastoina käytettiin Amazon-kaoliinista valmistettuja lietteitä. Pohjapaperina oli UPM-Kymmenen kopiopaperi. Mittaukset suoritettiin Saimaan ammattikorkeakoulun laboratoriossa. Päällystyspastoista mitattiin vesiretentio, kuiva-ainepitoisuus, Brookfield 100-viskositeetti, pH, lämpötila ja johtokyky. Työssä tehdyistä mittauksista nähdään, että CMC:n lisääminen pastaan kasvattaa vesiretentiota. Lisäksi CMC nostaa huomattavan paljon pastan viskositeettia, mikä asettaa rajoituksia CMC:n käytölle. Mittauksista nähdään myös, että vesiretentiossa on selkeitä eroja eri filtterikokojen välillä.The theoretical section in this final year project concentrates into introducing the principles of coating as well as the properties and composition of the coating colour. The aim at the experimental part is to study the influence of different filter sizes and CMC on dynamic water retention. The measurements are made using ACA's Portable Dynamic Water Retention Unit. The coating colours were made of Amazon-kaoline and the base paper was normal copying-paper produced by UPM-Kymmene. The measurements were made in laboratory of Saimaa University of Applied Sciences. Water retention, dry solids content, Brookfield100 viscosity, pH, temperature and conductivity of the kaolin slurries were measured. Adding CMC increases the water retention value and the viscosity of the coating colour. Increasing of viscosity imposes restrictions for using of CMC. The results of water retention measurements also show that there are clear differences between different sizes of filters

Interaction between a special education teacher and a child with developmental disability in early childhood education : daily interaction situations in special needs groups

Tavoitteet Tutkielma kohdistuu varhaiskasvatuksen erityisopettajan ja kehitysvammaisen lapsen väliseen vuorovaikutukseen varhaiskasvatuksen erityisryhmissä. Tutkielman tavoitteena on selvittää, miten opettaja sitoutuu vuorovaikutukseen lapsen kanssa eri tilanteissa sekä millä tavoin opettajan ja lapsen välinen vuorovaikutus on vastavuoroista. Tutkielma perustuu sosiaalisen vuorovaikutuksen teorioihin. Menetelmät Tutkielmaan valikoitui etnologinen lähestymistapa, sillä tavoitteena oli kuvata opettajan ja lapsen välistä vuorovaikutusta luonnollisissa tilanteissa. Aineisto kerättiin kolmesta pääkaupunkiseudun varhaiskasvatuksen erityisryhmästä videoimalla opettajan ja lapsen välisiä vuorovaikutustilanteita. Aineistoa tuli yhteensä 351 videotallennetta, joiden yhteispituus oli 4 tuntia. Analyysiin rajautui videomateriaalia 2 tuntia 42 minuuttia. Aineisto analysoitiin teorialähtöisellä sisällönanalyysilla kahden vaiheen kautta. Ensin opettajan sitoutuneisuutta vuorovaikutukseen lapsen kanssa analysoitiin käyttämällä Suhosen (2009) soveltamaa opettajan kannustavan ohjaamisen arviointi eritystä tukea tarvitsevan lapsen kanssa työskennellessä -lomaketta, joka perustuu Pascallin (1995) AES (adult engagement scale) asteikkoon. Tämän jälkeen 17 videotallennetta analysoitiin soveltavaa keskustelunanalyysia hyödyntäen. Videoiden litteraateista tarkasteltiin sosiaalisen vuorovaikutuksen rakentumisen elementtejä, opettajan ja lapsen vuorovaikutusaloitteita ja niihin vastaamista sekä vastavuoroisen vuorovaikutuksen muodostumista. Tulokset ja johtopäätökset Opettajien sitoutuneisuus vuorovaikutuksessa lapsen kanssa vaihteli tilannesidonnaisesti. Sitoutuneisuus oli vahvinta ohjatussa toiminnassa ja heikointa perushoidon tilanteissa. Onnistunut vuorovaikutus muodostui, kun opettaja heittäytyi vuorovaikutustilanteeseen, mahdollisti lapsen oman ilmaisun, osasi lukea lapsen vuorovaikutusaloitteita ja vastata niihin. Puhetta korvaavien ja tukevien menetelmien (AAC) käyttö vahvisti kommunikaatiota. Kaikista aidoin vastavuoroinen yhteys opettajan ja lapsen välille rakentui odotushetkissä, joissa muodostui opettajan ja lapsen spontaania yhteisleikkiä. Vuorovaikutustilanne opettajan ja kehitysvammaisen lapsen välillä rakentuu osaavamman vuorovaikutuskumppanin eli opettajan pedagogisen toiminnan varaan. Yhteisen vuorovaikutuksen rakentuminen vaatii aikaa ja herkkyyttä tunnistaa lapsen yksilöllinen vuorovaikutuksen tapa.Aims The purpose of this study is to describe the interaction between a special education teacher and a child with a developmental disability in special needs groups. The aim of the study is to find out how the teacher engages interaction with the child in different situations, and how the reciprocal interaction manifests. The study is based on theories of social interaction. Methods The ethnological approach was chosen, as the aim of the study was to describe the interaction between the teacher and child in everyday situations. The data was collected from three special needs groups in early childhood education, in the Helsinki metropolitan area. The data included 351 video recordings, about 4 hours in total. The analysis was limited to 2 hours 42 minutes of video. Data was analyzed in two steps. First the teachers´ engagement to interaction with the child was analyzed using the Suhonen's (2009) form, which is based on the AES (adult engagement scale) developed by Pascall (1995). Then the 17 video literates were analyzed with conversational analysis. The analysis focused on the elements of social interaction, teacher-child interaction initiatives, responding to initiatives and the formation of reciprocal interaction. Findings and conclusions Teachers’ engagement to interaction with the child varied according to situation. Engagement was strongest in teaching activities and weakest in care situations. Successful interaction was formed when the teachers were able to throw themselves in, enable the child's natural initiatives and succeed in recognizing and responding to them. The use of augmentative and alternative communication (AAC) strengthened the interaction. Most genuine connection was formed in idle moments, when spontaneous plays formed between teacher and child. Interaction between a teacher and a child with developmental disabilities is built on the pedagogical activities of the more skilled interaction partner, the teacher. Forming a connection takes time and sensitivity in recognizing the natural interaction methods of the child

Multiplex-RT-PCR-sovellusten kehittäminen kasvivirusdiagnostiikkaa varten ja virusten tunnistaminen siRNA-analyysillä

Multiplex-PCR-menetelmässä käytetään samassa reaktiossa useita, eri DNA-jaksoille spesifisiä alukkeita, mikä mahdollistaa esimerkiksi useiden eri virusten tai virusryhmien tunnistamisen samalla PCR-reaktiolla. Uuden laaja-alaisen kasvivirusten tunnistusmenetelmän, siRNA-analyysin, odotetaan edistävän kasvivirusten tunnistamista, sillä se ei vaadi ennakko-oletusta näytteessä mahdollisesti esiintyvistä viruksista. Menetelmän ansiosta testattavien virusten rajaukset käyvät tarpeettomiksi. Tämän tutkimuksen tavoitteena oli optimoida Eviran (nyk. Ruokavirasto) kasvintuhoojalaboratoriolle kaksi tai useampi yksivaiheinen multiplex-RT-PCR-testi yhdeksälle, kirjallisuudesta etsitylle, degeneroidulle alukeparille poty-, potex-, tobra- ja tospovirussukujen, tobamoviruksen alaryhmä yhden, nepoviruksen a- ja b-alaryhmien, Bromoviridae-virusheimon ja Tombusviridae-heimoon kuuluvien carmo-, diantho- ja tombusvirussukujen samanaikaiseen tunnistamiseen. Tutkimuksessa käytettiin sekä multiplex-RT-PCR–testejä että siRNA-syväsekvensointia selvittämään viroottisista ja viroottisilta vaikuttaneista näytteistä esiintyvät kasvivirukset. Tunnistamalla kasveissa esiintyvät virukset haluttiin arvioida multiplex-RT-PCR-testien soveltuvuutta useiden eri RNA-virussukuihin kuuluvien virusten tunnistamiseen samalla testillä. siRNA-menetelmää käytettiin multiplex-RT-PCR-testien tulosten oikeellisuuden varmistamiseen. Tutkimuksessa pystyttiin luomaan kaksi multiplex-RT-PCR–testiä, jotka tunnistavat yhteensä kahdeksaan eri virusryhmään kuuluvia viruksia. Saadut tulokset toimivat lähtökohtana multiplex-RT-PCR-testien validoinnille, jonka avulla voidaan varmistua testien antamien tulosten luotettavuudesta ja soveltuvuudesta käyttötarkoitukseensa. Tulokset osoittivat siRNA-syväsekvensoinnin tunnistaneen osasta löytyneistä viruksista lähes niiden koko genomin. Kartoitetuista kasvinäytteistä optimoidut multiplex-RT-PCR-testit havaitsivat lupiinin mosaiikkiviruksen (LuMV) lupiinista (Lupinus polyphyllus Lindl.), arabiksen mosaiikkiviruksen (ArMV) kiinanjaloangervosta (Astilbe chinensis (Maxim.) Franch.) ja kvinoasta (Chenopodium quinoa Willd.), tupakan rattleviruksen (TRV) suikeroalpista (Lysimachia nummularia L.) ja mahdollisesti uuden potyviruslajin valkomesikästä (Melilotus albus Medik.). siRNA-syväsekvensointi tunnisti näytteistä samat kasvivirukset, mikä vahvistaa luottamusta optimoituja multiplex-RT-PCR-testejä kohtaan.Multiplex PCR uses several primer pairs, each specific for different DNA sequences in the same reaction, enabling viruses from different families and genera to be recognized by the same test. The new broad-based method of detecting plant viruses, siRNA analysis, is expected to improve the identification of plant viruses as it does not require a prediction of viruses that may be present in the sample. Due to the method, limiting the test to detecting only certain viruses is unnecessary. The aim of this study was to optimize two or more single-phase multiplex RT-PCR tests for the pest laboratory of the Finnish Food Safety Authority (now known as Finnish Food Authority). The tests were for nine published, degenerate primer pairs for the simultaneous identification of Potyvirus, Potexvirus, Tobravirus and Tospovirus genera, Tobamovirus subgroup 1, Nepovirus subgroups a and b, Bromoviridae family and Carmovirus, Dianthovirus, and Tombusvirus, which belong in the Tombusviridae family. Both multiplex RT-PCR tests and siRNA deep sequencing were used to detect plant viruses from infected samples or samples showing viral symptoms. By identifying the viruses in the plant samples, the goal was to estimate the suitability of multiplex RT-PCR tests for identifying multiple RNA viruses from different genera. siRNA analysis was used to ensure the correctness of the multiplex RT-PCR results. In this study, two multiplex RT-PCR tests were created to detect viruses belonging to eight different virus groups. The obtained results serve as a basis for the validation of the multiplex RT-PCR tests. The validation is required to verify the suitability of the method for its intended use and the reliability of the results of the method. The results showed that siRNA deep sequencing was able to detect almost the whole genome from some of the found viruses. Multiplex RT-PCR tests detected Lupine mosaic virus (LuMV) from lupine (Lupinus polyphyllus Lindl.), Arabic mosaic virus (ArMV) from Chinese astilbe (Astilbe chinensis (Maxim.) Franch.) and from quinoa (Chenopodium quinoa Willd.), Tobacco rattle virus (TRV) from moneywort (Lysimachia nummularia L.) and possibly a new Potyvirus species from honey clover (Melilotus albus Medik.). siRNA analysis detected the same viruses, which increases confidence in the optimized multiplex RT-PCR tests