Self-Organization of Condensed Matter in Fluctuating Environment

A synergetic conception of plastic deformation is presented allowing for the defects’ interplay resulting in a phase transition. A qualitative-reconstruction pattern of imperfect condensed-matter structure in the presence of fluctuations in both 0-dimensional and distributed (extended) systems is considered. As shown, the system undergoes the reversible phase transitions under the increasing intensity of fluctuations, diffusion constituent and deformation-type external parameters. Within the framework of the synergetic approach based on the Lorenz system, a pattern of explosive crystallization is shown to be scripting the same way as the avalanches formation. The relationships are set between the exponent of a size distribution of avalanches, the fractal dimension of a phase space, characteristics of noise, the number of governing equations, the dynamical exponent, and the non-additivity parameter. As shown, the regime of self-organized criticality is associated with an anomalous diffusion processes.Представлена синергетическая концепция пластической деформации, учитывающая взаимодействия между дефектами, в рамках которой исследуются фазовые переходы. Рассмотрена картина качественной перестройки структуры конденсированной среды при наличии флуктуаций в 0-мерных и распределенных системах. Показано, что система способна претерпевать реверсивные фазовые переходы с возрастанием интенсивности флуктуаций, диффузионной составляющей и внешних параметров типа деформации. В рамках синергетического подхода на основе системы Лоренца рассмотрена картина взрывной кристаллизации, протекающей по сценарию процессов лавинообразования. Установлены соотношения между показателями распределения лавин по размерам, фрактальной размерностью фазового пространства, характеристиками флуктуаций, числом управляющих уравнений, динамическим показателем и параметром неаддитивности. Показано, что режим самоорганизованной критичности тесно связан с процессами аномальной диффузии.Представлено синергетичну концепцію пластичної деформації із урахуванням взаємодії між дефектами, в рамках якої досліджуються фазові переходи. Розглянуто картину якісної перебудови структури конденсованого середовища при наявності флюктуацій у 0-вимірних та розподілених системах. Показано, що система здатна зазнавати реверсивні переходи із зростанням інтенсивности флюктуацій, дифузійної складової та зовнішніх параметрів типу деформації. В рамках синергетичного підходу на основі Льоренцової системи розглянуто картину вибухової кристалізації, яка споріднена процесам формування лавин. З'ясовано співвідношення між показником в розподілі за розмірами лавин, фрактальною вимірністю фазового простору, характеристиками флюктуацій, числом керуючих рівнань, динамічним показником, параметром неадитивности. Показано, що режим самоорганізованої критичности тісно пов'язаний із процесами аномальної дифузії

Monte-carlo modeling for unstable particle ensembles with thermal fluctuations

In this presentation we study binary alloy systems subjected to particle irradiation and thermal noise influence. We discuss two competing mechanisms of the system evolution: dynamics driven by irradiation and stochastic influences bringing the system toward thermal equilibrium. Using a phase-field formalism and Monte-Carlo modeling we consider selforganization processes in binary alloy systems with field/concentration dependent mobility/diffusion coefficient. Generalization of the phase separation scenario and patterning in such systems are presented.Досліджуються системи бінарних сплавів, підданих опроміненню часток і впливу теплових шумів. Обговорюються два конкуруючих механізми еволюції системи: динаміка, обумовлена опроміненням і стохастичні впливи, що переводять систему до теплової рівноваги. З використанням формалізму теорії фазового поля і статистичного моделювання розглядаються процеси самоорганізації у системах бінарних сплавів з рухомістю, яка залежить від поля концентрації. Запропоноване узагальнення сценаріїв фазового розшарування і структуроутворення у таких системах.Исследуются системы бинарных сплавов, подверженных облучению частиц и воздействию тепловых шумов. Обсуждаются два конкурирующих механизма эволюции системы: динамика, вызванная облучением, и стохастические воздействия, переводящие систему к тепловому равновесию. С использованием формализма теории фазового поля и статистического моделирования рассматриваются процессы самоорганизации в системах бинарных сплавов с подвижностью, зависимой от поля концентрации. Предложено обобщение сценария фазового расслоения и структурообразования в таких системах

Phase transitions induced by noise cross-correlations

A general approach to consider spatially extended stochastic systems with correlations between additive and multiplicative noises subject to nonlinear damping is developed. Within modified cumulant expansion method, we derive an effective Fokker-Planck equation whose stationary solutions describe a character of ordered state. We find that fluctuation cross-correlations lead to a symmetry breaking of the distribution function even in the case of the zero-dimensional system. In general case, continuous, discontinuous and reentrant noise induced phase transitions take place. It is appeared the cross-correlations play a role of bias field which can induce a chain of phase transitions being different in nature. Within mean field approach, we give an intuitive explanation of the system behavior through an effective potential of thermodynamic type. This potential is written in the form of an expansion with coefficients defined by temperature, intensity of spatial coupling, auto- and cross-correlation times and intensities of both additive and multiplicative noises.Comment: 13 pages, 12 figures, LaTe

Deterministic and stochastic dynamics in spinodal decomposition of a binary system

A model for diffusion and phase separation, which takes into account hyperbolic relaxation of the solute diffusion flux, is developed. Such a ‘hyperbolic model’ provides analysis of ‘hyperbolic evolution’ of patterns in spinodal decomposition in systems supercooled below critical temperature. Analytical results for the hyperbolic model of spinodal decomposition are summarized in comparison with outcomes of classic Cahn−Hilliard theory. Numeric modelling shows that the hyperbolic evolution leads to sharper boundary between two structures of a decomposed system in comparison with prediction of parabolic equation given by the theory of Cahn and Hilliard. Considering phase separation processes in stochastic systems with a field-dependent mobility and an internal multiplicative noise, we study dynamics of spinodal decomposition for parabolic and hyperbolic models separately. It is that the domain growth law is generalized when internal fluctuations are introduced into the model. A mean field approach is carried out in order to obtain the stationary probability, bifurcation and phase diagrams displaying re-entrant phase transitions. We relate our approach to entropy-driven phase-transitions theory.Розвинуто модель дифузії та фазового розшарування, який враховує гіперболічну релаксацію дифузійного потоку. Такий «гіперболічний модель» призводить до «гіперболічного» рівнання щодо формування модульованих структур при спинодальнім розпаді в системах, охолоджених нижче критичної температури. Аналітичні результати для гіперболічного моделю спинодального розпаду порівнюються із відповідними результатами, що випливають з класичної теорії Кана—Хіллярда. За допомогою чисельного моделювання показано, що еволюція системи в гіперболічнім моделю призводить до різкої міжфазної межі у порівнянні з обчисленнями за параболічним модельом Кана−Хіллярда. З розглядом процесів фазового розшарування в стохастичних системах із залежною від поля концентрації рухливістю та внутрішнім мультиплікативним шумом вивчається динаміка спинодального розпаду для параболічного та гіперболічного моделів. Показано, що закон зростання розмірів зерен може бути узагальнений введенням у розгляд внутрішніх флюктуацій, залежних від поля концентрації. Для дослідження стаціонарної картини (функції розподілу, біфуркаційних та фазових діяграм) розвинуто теорію середнього поля, в рамках якої встановлено, що відповідні перетворення носять реверсивний характер. Показано, що опис процесу фазового розшарування у стохастичних системах із внутрішнім шумом забезпечується використанням теорії ентропійнокерованих фазових переходів.В работе развита модель для описания диффузии и фазового расслоения, которая учитывает гиперболическую релаксацию диффузионного потока. Такая «гиперболическая модель» приводит к гиперболическому уравнению описания формирования модулированных структур при спинодальном распаде в системах, охлажденных ниже критической температуры. Аналитические результаты для гиперболической модели спинодального распада сравниваются с соответствующими результатами, следующими из классической теории Кана—Хилларда. С помощью численного моделирования показано, что эволюция системы в гиперболической модели приводит к резким межфазным границам в сравнении с вычислениями согласно параболической модели Кана—Хилларда. При рассмотрении процессов фазового расслоения в стохастических системах с зависимой от поля концентрации подвижностью и внутренним мультипликативным шумом изучена динамика спинодального распада для параболической и гиперболической моделей. Показано, что закон роста размеров зерен может быть обобщен введением в рассмотрение внутренних флуктуаций, зависимых от поля концентрации. Для исследования стационарной картины (функции распределения, бифуркационных и фазовых диаграмм) развита теория среднего поля, в рамках которой установлено, что соответствующие превращения носят реверсивный характер. Показано, что описание процесса фазового расслоения в стохастических системах с внутренним шумом обеспечивается использованием теории энтропийноуправляемых фазовых переходов

Nonequilibrium phase transitions in stochastic systems with coloured fluctuations

We study the behaviour of a class of stochastic spatially extended systems exhibiting transition to absorbing configurations, reentrant noise induced phase transitions and phase transitions induced by noise crosscorrelations. We discuss the behaviour of the system in the presence of multiplicative fluctuations: a possibility of escaping from the absorbing state and the nature of disordered phase appearing beyond the second critical point of the reentrant phase transition. Making use of the mean field approach we have shown that noise cross-correlations lead to continuous, discontinuous and reentrant phase transitions

Properties of pattern formation and selection processes in nonequilibrium systems with external fluctuations

We extend the phase field crystal method for nonequilibrium patterning to stochastic systems with external source where transient dynamics is essential. It was shown that at short time scales the system manifests pattern selection processes. These processes are studied by means of the structure function dynamics analysis. Nonequilibrium pattern-forming transitions are analyzed by means of numerical simulations.Comment: 15 poages, 8 figure

Chaos in a generalized Lorenz system

A three-component dynamic system with influence of pumping and nonlinear dissipation describing a quantum cavity electrodynamic device is studied. Different dynamical regimes are investigated in terms of divergent trajectories approaches and fractal statistics. It has been shown, that in such a system stable and unstable dissipative structures type of limit cycles can be formed with variation of pumping and nonlinear dissipation rate. Transitions to chaotic regime and the corresponding chaotic attractor are studied in details

A Study of Atomic Displacements Produced in Cascades in Irradiated α-Zr by Using Molecular Dynamics Simulations

We study the cascades’ formation, development and annealing in pure zirconium crystals irradiated in different irradiation conditions. Statistical and geometric properties of cascades are studied in details by varying sample temperature, energy of primary knocked atoms, and direction of their motion. A possibility of channelling at cascades development is shown; it results in formation of crowdions. A change in statistical properties of the crystal during cascades’ development and a relaxation time of cascades are studied. A possibility of formation of different-type defects after cascades’ annealing is discussed.У даній роботі досліджуються процеси формування каскадів, їх проходження та відпал у чистих кристалах цирконію за різних умов опромінювання. Вивчаються статистичні та геометричні властивості каскадів за різних температур, енергій первинно вибитих атомів і напрямків їх направленого руху. Показано можливість каналювання при еволюції каскадів, що приводить до утворення краудіонів. Досліджено статистичні особливості проходження каскадів і характерний час відпалу. Проведено аналізу процесів формування структур точкових дефектів.В данной работе исследуются процессы формирования каскадов, их прохождение и отжиг в чистых кристаллах циркония при различных условиях облучения. Изучаются статистические и геометрические свойства каскадов при различных температурах, энергиях первично выбитых атомов и направлениях их движения. Показана возможность каналирования при прохождении каскадов, что приводит к образованию краудионов. Исследованы статистические особенности прохождения каскадов и характерное время отжига. Проведён анализ процессов формирования структур точечных дефектов

Search for direct production of charginos and neutralinos in events with three leptons and missing transverse momentum in √s = 7 TeV pp collisions with the ATLAS detector

A search for the direct production of charginos and neutralinos in final states with three electrons or muons and missing transverse momentum is presented. The analysis is based on 4.7 fb−1 of proton–proton collision data delivered by the Large Hadron Collider and recorded with the ATLAS detector. Observations are consistent with Standard Model expectations in three signal regions that are either depleted or enriched in Z-boson decays. Upper limits at 95% confidence level are set in R-parity conserving phenomenological minimal supersymmetric models and in simplified models, significantly extending previous results

Jet size dependence of single jet suppression in lead-lead collisions at sqrt(s(NN)) = 2.76 TeV with the ATLAS detector at the LHC

Measurements of inclusive jet suppression in heavy ion collisions at the LHC provide direct sensitivity to the physics of jet quenching. In a sample of lead-lead collisions at sqrt(s) = 2.76 TeV corresponding to an integrated luminosity of approximately 7 inverse microbarns, ATLAS has measured jets with a calorimeter over the pseudorapidity interval |eta| < 2.1 and over the transverse momentum range 38 < pT < 210 GeV. Jets were reconstructed using the anti-kt algorithm with values for the distance parameter that determines the nominal jet radius of R = 0.2, 0.3, 0.4 and 0.5. The centrality dependence of the jet yield is characterized by the jet "central-to-peripheral ratio," Rcp. Jet production is found to be suppressed by approximately a factor of two in the 10% most central collisions relative to peripheral collisions. Rcp varies smoothly with centrality as characterized by the number of participating nucleons. The observed suppression is only weakly dependent on jet radius and transverse momentum. These results provide the first direct measurement of inclusive jet suppression in heavy ion collisions and complement previous measurements of dijet transverse energy imbalance at the LHC.Comment: 15 pages plus author list (30 pages total), 8 figures, 2 tables, submitted to Physics Letters B. All figures including auxiliary figures are available at http://atlas.web.cern.ch/Atlas/GROUPS/PHYSICS/PAPERS/HION-2011-02