Superlattice platform for chiral superconductivity with tuneable and high Chern numbers

Finding concrete realizations for topologically nontrivial chiral superconductivity has been a long-standing goal in quantum matter research. Here we propose a route to a systematic realization of chiral superconductivity with nonzero Chern numbers. This goal can be achieved in a nanomagnet lattice deposited on top of a spin-orbit coupled two-dimensional electron gas (2DEG) with proximity s-wave superconductivity. The proposed structure can be regarded as a universal platform for chiral superconductivity supporting a large variety of topological phases. The topological state of the system can be electrically controlled by, for example, tuning the density of the 2DEG.Comment: 5+6 pages, 4 figure

Topological superconductivity in ferromagnetic atom chains beyond the deep-impurity regime

Recent developments in the search for topological superconductivity have brought lattices of magnetic adatoms on a superconductor into intense focus. In this work we will study ferromagnetic chains of adatoms on superconducting surfaces with Rashba spin-orbit coupling. Generalising the deep-impurity approach employed extensively in previous works to arbitrary subgap energies, we formulate the theory of the subgap spectrum as a nonlinear matrix eigenvalue problem. We obtain an essentially analytical description of the subgap spectrum, allowing an efficient study of the topological properties. Employing a flat-band Hamiltonian sharing the topological properties of the chain, we evaluate the $\mathbb{Z}$-valued winding number and discover five distinct topological phases. Our results also confirm that the topological band formation does not require the decoupled Shiba energies to be fine-tuned to the gap centre. We also study the properties of Majorana bound states in the system.Comment: 11 pages, 16 figure

Majorana states in helical Shiba chains and ladders

Motivated by recent proposals to realize Majorana bound states in chains and arrays of magnetic atoms deposited on top of a superconductor, we study the topological properties of various chain structures, ladders and two-dimensional arrangements exhibiting magnetic helices. We show that magnetic domain walls where the chirality of a magnetic helix is inverted support two protected Majorana states giving rise to a tunneling conductance peak twice the height of a single Majorana state. The topological properties of coupled chains exhibit nontrivial behaviour as a function of the number of chains beyond the even-odd dichotomy expected from the simple $\mathbb{Z}_2$ nature of coupled Majorana states. In addition, it is possible that a ladder of two or more coupled chains exhibit Majorana edge states even when decoupled chains are trivial. We formulate a general criterion for the number of Majorana edge states in multichain ladders and discuss some experimental consequences of our findings.Comment: 6 pages, 7 Fig

Luonnonkatastrofien ja niistä uutisoinnin vaikutukset matkailijoiden lähtöpäätöksiin

Opinnäytetyön taustalla oli kirjoittajan mielenkiinnoto luonnonkatastrofien matkailullisia vaikutuksia kohtaan. Vuosien mittaan luonnonkatastrofien määrä on kasvanut ja ihmiskunta kohtaa ne yhä vain voimakkaampina. Ihminen luo ja rakentaa jatkuvasti uutta, mikä saattaa osaltaan vaikuttaa siihen, kuinka paljon tuhoa luonnonkatastrofit aiheuttavat ja kuinka tuhoisina me ne koemme. Opinnäytetyön tutkimuskysymyksiä oli kolme. Vaikuttavatko luonnonkatastrofit matkailijoiden lähtöpäätöksiin ja matkailumotivaatioon? Millainen vaikutus medialla on matkailumotivaatioon? Kuinka katastrofien ilmeneminen ja niiden seuraukset vaikuttavat matkailumotivaatioon? Opinnäytetyön päätavoitteena oli selvittää, millainen vaikutus luonnonkatastrofeilla on matkailijoiden lähtöpäätöksiin ja matkailutottumuksiin ja kuinka suurena vaikuttajana media toimii lähtöpäätöksiä tehdessä. Työssä pohdittiin sitä, kuinka riskialttiina matkailijat pitävät katastrofien alle jääneitä matkailumaita ja kuinka valmiita he ovat tulevaisuudessa matkustamaan näille alueille. Työ perustui eri Internet-lähteistä, ammattikirjallisuudesta ja aiheeseen liittyvistä artikkeleista ja keskusteluista saatuun tutkimusmateriaaliin. Työssä käsiteltiin erityyppisiä katastrofeja, matkailuturvallisuutta sekä matkailumotivaatiota ja eri tekijöitä, jotka tähän motivaatioon vaikuttavat, kuten mediaa. Opinnäytetyön tutkimustulosten mukaan luonnonkatastrofit eivät suuremmin vaikuta suomalaisten matkailutottumuksiin. Osa pitää niitä vaarallisena, muttei uskota niiden osuvan omalle kohdalle. Tutkittavista keskusteluista löytyi kuitenkin myös niitä vastaajia, jotka joko omakohtaisten tai läheisten kokemusten vuoksi pelkäävät luonnonkatastrofin osumista omalle kohdalle ja tästä syystä välttää katastrofialueille matkustamista. Median retoriikasta tehty analyysi taas osoittaa, että mediat käyttävät monia retorisia keinoja vakuuttaakseen lukijat uutisillaan. Kyseiset retoriset keinot vaikuttavat myös matkailijoiden lähtöpäätöksiin. Tutkimuksesta kävi ilmi, että media on matkailijoille tärkeä tiedonlähde matkoja mietittäessä ja tästä syystä media pystyy vaikuttamaan suomalaisten matkailuun.The basis of this thesis was writer’s interest towards the impacts that natural disasters have on tourism. Year by year the amount of natural disasters increases. People keep building and creating new infrastructure constantly and the impacts of natural disasters seem to be stronger and stronger. The purpose of this research was to find out what kind of impact natural disasters and media have on travelers’ traveling motivation. This research gives answers to three research questions. Do natural disasters have an impact on tourists’ traveling decisions and traveling motivation? What kind of impact do media have on traveling motivation? How do disasters and their consequences affect tourists’ traveling motivation? The main goal of this thesis was to clarify what kind of impact natural disasters have on travelers’ traveling decisions and traveling routines. In the research was examined how risky travelers consider tourist destinations which have already been exposed to some kind of disaster and are they willing to travel to these areas in the future. The research was based on material collected from different Internet sources, professional literature, discussions and articles dealing with the topic. Different catastrophes, tourism safety and traveling motivation and the factors influencing traveling motivation, like media, were examined in the thesis. According to research results of the thesis natural disasters do not have any special affects on Finns’ traveling customs. They are considered dangerous but people do not believe disaster to strike them. However, in the conversations were also travelers who were frightened of disasters because of subjective, relatives’ or friends’ experiences of them and for this reason are going to avoid traveling to disaster areas. The analysis concerning the rhetoric of media shows that media use many different rhetorical ways to convince the readers. These rhetorical ways are also affecting travelers’ traveling decisions. The research shows that media is an important source of information for traverels and that is why media have and effect on Finns’ traveling

Amorphous topological superconductivity in a Shiba glass

Topological states of matter support quantized nondissipative responses and exotic quantum particles that cannot be accessed in common materials. The exceptional properties and application potential of topological materials have triggered a large-scale search for new realizations. Breaking away from the popular trend focusing almost exclusively on crystalline symmetries, we introduce the Shiba glass as a platform for amorphous topological quantum matter. This system consists of an ensemble of randomly distributed magnetic atoms on a superconducting surface. The collection of magnetic moments gives rise to subgap Yu-Shiba-Rusinov states that form a topological superconducting phase at critical density despite a complete absence of spatial order. Experimental signatures of the amorphous topological state can be obtained by STM measurements probing the topological edge mode. Our discovery demonstrates the physical feasibility of amorphous topological quantum matter and presents a concrete route to fabricating new topological systems from nontopological materials with random dopants.Comment: 11 pages, 5 figure

Support vector machine based classification in condition monitoring of induction motors

Continuous and trouble-free operation of induction motors is an essential part of modern power and production plants. Faults and failures of electrical machinery may cause remarkable economical losses but also highly dangerous situations. In addition to analytical and knowledge-based models, application of data-based models has established a firm position in the induction motor fault diagnostics during the last decade. For example, pattern recognition with Neural Networks (NN) is widely studied. Support Vector Machine (SVM) is a novel machine learning method introduced in early 90's. It is based on the statistical learning theory presented by V.N. Vapnik, and it has been successfully applied to numerous classification and pattern recognition problems such as text categorization, image recognition and bioinformatics. SVM based classifier is built to minimize the structural misclassification risk, whereas conventional classification techniques often apply minimization of the empirical risk. Therefore, SVM is claimed to lead enhanced generalisation properties. Further, application of SVM results in the global solution for a classification problem. Thirdly, SVM based classification is attractive, because its efficiency does not directly depend on the dimension of classified entities. This property is very useful in fault diagnostics, because the number of fault classification features does not have to be drastically limited. However, SVM has not yet been widely studied in the area of fault diagnostics. Specifically, in the condition monitoring of induction motor, it does not seem to have been considered before this research. In this thesis, a SVM based classification scheme is designed for different tasks in induction motor fault diagnostics and for partial discharge analysis of insulation condition monitoring. Several variables are compared as fault indicators, and forces on rotor are found to be important in fault detection instead of motor current that is currently widely studied. The measurement of forces is difficult, but easily measurable vibrations are directly related to the forces. Hence, vibration monitoring is considered in more detail as the medium for the motor fault diagnostics. SVM classifiers are essentially 2-class classifiers. In addition to the induction motor fault diagnostics, the results of this thesis cover various methods for coupling SVMs for carrying out a multi-class classification problem.reviewe

Value of cognitive diversity in science

When should a scientific community be cognitively diverse? This article presents a model for studying how the heterogeneity of learning heuristics used by scientist agents affects the epistemic efficiency of a scientific community. By extending the epistemic landscapes modeling approach introduced by Weisberg and Muldoon, the article casts light on the micro-mechanisms mediating cognitive diversity, coordination, and problem-solving efficiency. The results suggest that social learning and cognitive diversity produce epistemic benefits only when the epistemic community is faced with problems of sufficient difficulty.Peer reviewe

Ilmiöiden jäljillä : Tutkimuksia luokittelusta ja käsitteellisestä muutoksesta yhteiskunta- ja käyttäytymistieteissä

The articles comprising this dissertation concern classification and concept formation in the social and behavioral sciences. In particular, the emphasis in the study is on the philosophical analysis of interdisciplinary settings created by the recent intellectual developments on the interfaces between the social sciences, psychology, and neuroscience. The need for a systematic examination of the problems of conceptual coordination and integration across disciplinary boundaries is illustrated by focusing on phenomena whose satisfactory explanation requires drawing together the theoretical resources from a variety of disciplines. In philosophy, questions regarding the nature of scientific concepts have often been framed in terms of theories of natural kinds. For this reason, analysis of the notion of natural kind as well as examination of how theories of natural kinds should be connected to recent philosophical accounts of scientific explanation and mechanisms form the core of the study. Building on contemporary discussions on these topics in the philosophy of biology, the philosophy of cognitive science, and the philosophy of the social sciences, the articles develop a mechanistic theory of natural kinds in the social and behavioral sciences, and scrutinize its applicability and usefulness as a theory of conceptual change in interdisciplinary settings. The study suggests that, although the mechanistic theory cannot account for the functioning of the whole range of scientific concepts, interweaving biological, cognitive, and social mechanisms in the manner suggested by the mechanistic theory offers a naturalistic and non-reductionist basis for conceptualizing epistemic coordination across disciplinary boundaries.Kuudesta artikkelista ja johdantoesseestä koostuva väitöskirja on tieteenfilosofinen tutkimus käsitteenmuodostuksesta ihmistieteissä. Tutkimusta motivoi kognitio- ja neurotieteiden sekä genetiikan kasvava rooli inhimillisen käyttäytymisen selittämisessä, mikä on luonut tarpeen ajatella uudelleen eri ihmistieteiden välistä työnjakoa ja myös niiden suhdetta luonnontieteisiin. Väitöskirjan yleisenä päämääränä onkin luoda filosofisia välineitä moni- ja poikkitieteellisissä konteksteissa tapahtuvan käsitteenmuodostuksen ja tutkimusalojen välisen tiedollisen yhteistyön jäsentämiseen. Tutkimuksessa tarkastellaan ilmiöitä ja käsitteitä, jotka sijoittuvat toisaalta kognitiotieteiden ja yhteiskuntatieteiden välimaastoon, ja toisaalta tieteellisen tutkimuksen ja yhteiskunnallisen todellisuuden kohtaamispinnalle. Useiden psykiatristen sairauksien, kognitiivisen kykyjen, ja sosiaalisten ilmiöiden kattava ymmärtäminen edellyttää monista eri perspektiiveistä peräisin olevien käsitteellistysten suhteiden selvittämistä ja niiden yhteensovittamista. Väitöskirja-artikkeleissa tarkastelun kohteeksi valitut ilmiöt (mm. syömishäiriöt, autismikirjon häiriöt, (sosiaalinen) muisti, itsensä toteuttavat ennusteet) toimivat tapausesimerkkeinä, joiden valossa tässä tutkimuksessa esitettyä tieteellisten käsitteiden teoriaa kehitetään ja arvioidaan. Tutkimuksen keskeinen väite on, että sekä psykologisissa ihmistieteissä että yhteiskuntatieteissä käsitteenmuodostus tulisi lähtökohtaisesti perustaa tietoon ilmiöitä ylläpitävistä kausaalimekanismeista. Tutkimuksessa kehitetty mekanismiperustainen käsiteteoria nojaa viimeaikaiseen filosofisiin keskusteluihin luonnollisista luokista ja tieteellisestä selittämisestä. Tämän teorian analysointi osoittaa, millä tavoin käsitteenmuodostuksen ja tieteellisen luokittelun ankkuroiminen tietoon kausaalisista prosesseista ja ilmiöitä ylläpitävistä syy-vaikutus-suhteista tarjoaa luotettavan perustan ilmiöiden luotettavalle ennustamiselle, selittämiselle ja niihin kohdistuvien interventioiden suunnittelulle. Teoria tarjoaa myös näkökulman tutkimusalarajat ylittävän tiedollisen koordinaation ja integraation jäsentämiseen: eri perspektiivien välinen yhteistyö voidaan ymmärtää tutkittavan ilmiön taustalla vaikuttavien sosiaalisten, kognitiivisten ja biologisten kausaalimekanismien välisten suhteiden selvittämisenä, ja tämän mekanismien verkoston yhteenpunominen johtaa kattavampaan kokonaiskuvaan tutkimuskohteesta. Mekanismiperustaisen lähestymistavan reunaehtojen ja sen sovellusalan arviointiin perustuen tutkimuksessa argumentoidaan, että rajoituksistaan huolimatta teoria tarjoaa mm. sosiaalikonstruktionismia ja essentialismin eri muotoja lupaavamman perustan ihmistieteellisen tiedon jäsentämiseen ja käsitteellisen muutoksen kuvaamiseen

Defending behavior in bullying situations

In order to encourage children and adolescents to defend and support their victimized peers, it is important to identify factors that either maximize or minimize the probability that students will engage in such behaviors. This thesis is composed of four studies designed to elucidate how a variety of factors work in conjunction to explain why some children defend their victimized classmates, whereas others remain passive or reinforce the bully. The conceptual framework of this thesis is drawn from several theoretical considerations, including social cognitive learning theory, the expectancy-value framework as well as the literature emphasizing the importance of empathy in motivating behaviors. Also the child-by-environment perspective and the socialecological perspective influenced this research. Accordingly, several intra- and interpersonal characteristics (e.g., social cognitions, empathy, and social status) as well as group-level factors (e.g., norms) that may either enhance or reduce the probability that students defend their victimized peers are investigated. In Studies I and II, the focus is on social cognitions, and special attention is paid to take into account the domain-specificity of cognition-behavior processes. Self-efficacy for defending is still an interest of study III, but the role of affective empathy on defending is also investigated. Also social status variables (preference and perceived popularity) are evaluated as possible moderators of links between intrapersonal factors and defending. In Study IV, the focus is expanded further by concentrating on characteristics of children’s proximal environments (i.e., classroom). Bullying norms and collective perceptions (i.e., connectedness among the students and the teachers’ ability to deal with bullying situations) are examined. Data are drawn from two research projects: the Kaarina Cohort Study (consisting of fourth and eighth graders) and the randomized controlled trial (RCT) evaluating the effects of the KiVa antibullying program (consisting of third to fifth graders). The results of the thesis suggest that defending the victims of bullying is influenced by a variety of individual level motivational characteristics, such as social cognitions and affective empathy. Also, both perceived popularity and social preference play a role in defending, and the findings support the conceptualization that behavior results from the interplay between the characteristics of an individual child and their social-relational environment. Classroom context further influences students’ defending behavior. Thus, antibullying efforts targeting peer bystanders should aim to influence intra- and interpersonal characteristics of children and adolescents as well as their social environment.Kiusatun oppilaan puolustaminen ja tukeminen Jotta lapsia ja nuoria voidaan rohkaista tukemaan ja puolustamaan kiusattuja luokkatovereita, on tiedettävä mitkä tekijät lisäävät tai vähentävät todennäkököisyyttä kiusatun oppilaan puolustamiseen. Tämä väitöskirja koostuu neljästä osatutkimuksesta. Niissä tutkitaan useita eri muuttujia, jotka selittävät miksi jotkut lapset puolustavat ja tukevat kiusattuja luokkatovereitaan, kun taas jotkut pysyvät passiivisina tai kannustavat kiusaajaa. Vaikka keskeisin osa tätä väitöskirjaa on nimenomaan kiusatun oppilaan puolustamiseen ja tukemiseen vaikuttavat tekijät, myös muita tapoja käyttäytyä kiusaamistilanteessa (kiusaajan kannustaminen ja passiivisena pysytteleminen) sisällytettiin kahteen osatutkimukseen. Väitöskirjan käsitteelliset puitteet on muodostettu useiden teoreettisten lähtökohtien pohjalta. Sen mukaisesti osatutkimuksissa tarkastellaan useita eri yksilön sisäisiä ja yksilöiden välisiä ominaisuuksia (esim. sosiaaliset kognitiot, empatia ja asema ryhmässä) sekä ryhmään liittyviä tekijöitä (esim. normit), jotka joko lisäävät tai estävät oppilaita puolustamasta kiusattuja luokkatovereitaan. Osatutkimuksissa I ja II keskitytään sosiaalisiin kognitiohin. Tutkimuksissa kiinnitetään erityistä huomiota siihen, että kognitioita mitataan mahdollisimman tarkasti suhteessa tiettyyn käyttäytymiseen. Osatutkimuksessa III tarkastellaan sosiaalisten kognitioden (tarkemmin pystyvyysusko) lisäksi empatian roolia kiusatun oppilaan puolustamisessa. Lisäksi tarkastellaan yhdysvaikutuksia, tarkemmin sitä mahdollistaako oppilaan asema ryhmässä yksilön sisäisten ominaisuuksien (empatia ja pystyvyysusko) ja käyttäytymisen välisen yhteyden. Osatutkimuksessa IV kohdistetaan huomio ryhmään ja tutkitaan luokkatason tekijöitä (normit, jaetut käsitykset). Tutkimusten aineisto perustuu kahteen eri tutkimusprojektiin: Kaarina Kohorttitutkimus (osallistujat neljäs- ja kahdeksasluokkalaisia) ja Kiva Koulu -ohjelman vaikuttavuustutkimus (osallistujat kolmas-, neljäs-, ja viidesluokkalaisia). Väitöskirjan tulokset osoittavat, että kiusatun oppilaan puolustamiseen vaikuttavat useat yksilön sisäiset (empatia, sosiaaliset kognitiot) ja yksilöiden väliset (asema ryhmässä) tekijät. Tulokset myös tukevat ajatusta, että käyttäytyminen kiusaamistilanteessa on seurausta yksilön sisäisten ja yksilöiden välisten tekijöiden vuorovaikutuksesta. Myös luokkaympäristö vaikuttaa siihen puolustavatko oppilaat kiusattua luokkatoveriaan. Rohkaistaessa lapsia ja nuoria tukemaan ja puolustamaan kiusattuja oppilaita näihin kaikkiin tekijöihin on syytä kiinnittää huomiota.Siirretty Doriast