Level density of a Fermi gas and integer partitions: a Gumbel-like finite-size correction

We investigate the many-body level density of gas of non-interacting fermions. We determine its behavior as a function of the temperature and the number of particles. As the temperature increases, and beyond the usual Sommerfeld expansion that describes the degenerate gas behavior, corrections due to a finite number of particles lead to Gumbel-like contributions. We discuss connections with the partition problem in number theory, extreme value statistics as well as differences with respect to the Bose gas.Comment: 5 pages, 1 figure, one figure added, accepted for publication in Phys. Rev.

On the ground--state energy of finite Fermi systems

We study the ground--state shell correction energy of a fermionic gas in a mean--field approximation. Considering the particular case of 3D harmonic trapping potentials, we show the rich variety of different behaviors (erratic, regular, supershells) that appear when the number--theoretic properties of the frequency ratios are varied. For self--bound systems, where the shape of the trapping potential is determined by energy minimization, we obtain accurate analytic formulas for the deformation and the shell correction energy as a function of the particle number $N$. Special attention is devoted to the average of the shell correction energy. We explain why in self--bound systems it is a decreasing (and negative) function of $N$.Comment: 10 pages, 5 figures, 2 table

Experimental study of 199Hg spin anti-relaxation coatings

We report on a comparison of spin relaxation rates in a $^{199}$Hg magnetometer using different wall coatings. A compact mercury magnetometer was built for this purpose. Glass cells coated with fluorinated materials show longer spin coherence times than if coated with their hydrogenated homologues. The longest spin relaxation time of the mercury vapor was measured with a fluorinated paraffin wall coating.Comment: 9 pages, 6 figures, submitted to JINS

The half-life of 221^{221}Fr in Si and Au at 4K and at mK temperatures

The half-life of the $\alpha$ decaying nucleus $^{221}$Fr was determined in different environments, i.e. embedded in Si at 4 K, and embedded in Au at 4 K and about 20 mK. No differences in half-life for these different conditions were observed within 0.1%. Furthermore, we quote a new value for the absolute half-life of $^{221}$Fr of t$_{1/2}$ = 286.1(10) s, which is of comparable precision to the most precise value available in literature

Precision measurements of the 60^{60}Co β\beta-asymmetry parameter in search for tensor currents in weak interactions

The $\beta$-asymmetry parameter $\widetilde{A}$ for the Gamow-Teller decay of $^{60}$Co was measured by polarizing the radioactive nuclei with the brute force low-temperature nuclear-orientation method. The $^{60}$Co activity was cooled down to milliKelvin temperatures in a $^3$He-$^4$He dilution refrigerator in an external 13 T magnetic field. The $\beta$ particles were observed by a 500 ${\mu}m$ thick Si PIN diode operating at a temperature of about 10 K in a magnetic field of 0.6 T. Extensive GEANT4 Monte-Carlo simulations were performed to gain control over the systematic effects. Our result, $\widetilde{A} = -1.014(12)_{stat}(16)_{syst}$, is in agreement with the Standard-Model value of $-0.987(9)$, which includes recoil-order corrections that were addressed for the first time for this isotope. Further, it enables limits to be placed on possible tensor-type charged weak currents as well as other physics beyond the Standard Model

Análisis de vibraciones de vigas rotantes utilizando las ecuaciones de movimiento de Kane y el método de los modos asumidos

Fil: Gómez, C. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales. Departamento de Estructuras; Argentina.Fil: Gómez, C. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Buenos Aires; Argentina.Fil: Preidikmana, S. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales. Departamento de Estructuras; Argentina.Fil: Preidikmana, S. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Buenos Aires; Argentina.Fil: Roccia, B. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales. Departamento de Estructuras; Argentina.Fil: Roccia, B. Universidad Nacional de Río Cuarto. Facultad de Ingeniería. Departamento de Ciencias Básicas; Argentina.Fil: Roccia, B. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Buenos Aires; Argentina.Numerosos trabajos para estudiar las características de vibraciones libres de vigas sometidas a movimientos de rotación fueron motivados por el diseño de rotores de helicópteros, brazos robóticos, y turbinas eólicas, entre otros. En este trabajo, se derivan las ecuaciones de movimiento de Kane que gobiernan la dinámica de una viga libre en un extremo y empotrada en el otro a una base sometida a un movimiento de rotación con velocidad angular constante. Se considera el movimiento axial y dos movimientos transversales (edge-wise y flap-wise) de la viga y se adopta un modelo de Euler-Bernoulli con propiedades homogéneas. Las ecuaciones de movimiento se discretizan espacialmente mediante el método de Rayleigh-Ritz de los modos asumidos. Se desarrolló una herramienta computacional que permite calcular las frecuencias y modos naturales de vibrar del sistema giroscópico en función de la velocidad angular de rotación de la base y del número de modos asumidos utilizados en la discretización espacial. Del análisis de la dinámica del sistema en estudio se concluye que existe un acoplamiento entre los movimientos edge-wise y axial, y debido al mismo es posible captar el fenómeno de pandeo (frecuencia natural nula) de la estructura a una cierta velocidad de rotación de la base. Las simulaciones numéricas llevadas a cabo han mostrado este fenómeno y, además, han puesto en evidencia la existencia de un cruce entre las frecuencias porque cada modo evoluciona con el aumento de velocidad angular de distinta manera. Además, se analizaron las características modales del movimiento transversal flap-wise que está desacoplado y se representó gráficamente el comportamiento de las frecuencias naturales del sistema que crecen con la velocidad de rotación de la base.http://www.cibb.org.ar/congresoenergia/Fil: Gómez, C. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales. Departamento de Estructuras; Argentina.Fil: Gómez, C. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Buenos Aires; Argentina.Fil: Preidikmana, S. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales. Departamento de Estructuras; Argentina.Fil: Preidikmana, S. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Buenos Aires; Argentina.Fil: Roccia, B. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales. Departamento de Estructuras; Argentina.Fil: Roccia, B. Universidad Nacional de Río Cuarto. Facultad de Ingeniería. Departamento de Ciencias Básicas; Argentina.Fil: Roccia, B. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Buenos Aires; Argentina.Mecánica Aplicad

qBounce: Systematic shifts of transition frequencies of gravitational states of ultra-cold neutrons using Ramsey gravity resonance spectroscopy

qBounce is using quantum states of ultra-cold neutrons in the gravitational field of the Earth to investigate gravitation in the micrometre range. We present current measurements taken in 2021 at the Institut Laue-Langevin (ILL) to determine energy differences of these states by mechanically induced transitions. This allows a determination of the local acceleration $g$ using a quantum measurement. The data presented here results in $g=9.8120(18) m/s^2$. The classical local value at the experiment is $g_c=9.8049 m/s^2$. We present an analysis of systematic effects that induces shifts of the transition frequency of order 100 mHz. The inferred value for $g$ at the experiment shows a systematic shift of $\delta g\approx3.9\sigma$

Vibraciones libres de vigas rotantes utilizando las ecuaciones de movimiento de Kane y el método de los modos asumidos

El diseño de rotores de helicópteros, brazos robóticos, turbinas eólicas y otros sistemas mecánicos que involucran movimientos giratorios, ha motivado numerosos estudios sobre los modos de vibrar de vigas sometidas a movimiento de rotación. En este trabajo, se derivan las ecuaciones de movimiento que gobiernan la dinámica de una viga que está empotrada en uno de sus extremos (viga en voladizo) a una base sometida a un movimiento de rotación con velocidad angular constante. Se considera un modelo de viga de Euler-Bernoulli con propiedades homogéneas. Para encontrar las ecuaciones de movimiento que gobiernan el desplazamiento axial y transversal (flap-wise y edge-wise) de la viga, se utiliza: i) las ecuaciones dinámicas de Kane y, ii) el método de Rayleigh-Ritz de los modos asumidos que permite discretizar espacialmente el sistema continuo. Las simulaciones numéricas muestran que al aumentar la velocidad de giro, las frecuencias naturales de vibración aumentan; aunque existe una velocidad que anula la primera frecuencia natural del sistema acoplado axial-edgewise lo que indica el “pandeo” de la estructura. Es posible captar este fenómeno porque se considera el acoplamiento entre los movimientos edge-wise y axial. En tanto que, el movimiento flap-wise tiene un comportamiento más previsible donde las frecuencias naturales crecen monótonamente con la velocidad debido a la rigidización que introducen las fuerzas centrífugas.Facultad de Ingenierí

Vibraciones libres de vigas rotantes utilizando las ecuaciones de movimiento de Kane y el método de los modos asumidos

El diseño de rotores de helicópteros, brazos robóticos, turbinas eólicas y otros sistemas mecánicos que involucran movimientos giratorios, ha motivado numerosos estudios sobre los modos de vibrar de vigas sometidas a movimiento de rotación. En este trabajo, se derivan las ecuaciones de movimiento que gobiernan la dinámica de una viga que está empotrada en uno de sus extremos (viga en voladizo) a una base sometida a un movimiento de rotación con velocidad angular constante. Se considera un modelo de viga de Euler-Bernoulli con propiedades homogéneas. Para encontrar las ecuaciones de movimiento que gobiernan el desplazamiento axial y transversal (flap-wise y edge-wise) de la viga, se utiliza: i) las ecuaciones dinámicas de Kane y, ii) el método de Rayleigh-Ritz de los modos asumidos que permite discretizar espacialmente el sistema continuo. Las simulaciones numéricas muestran que al aumentar la velocidad de giro, las frecuencias naturales de vibración aumentan; aunque existe una velocidad que anula la primera frecuencia natural del sistema acoplado axial-edgewise lo que indica el “pandeo” de la estructura. Es posible captar este fenómeno porque se considera el acoplamiento entre los movimientos edge-wise y axial. En tanto que, el movimiento flap-wise tiene un comportamiento más previsible donde las frecuencias naturales crecen monótonamente con la velocidad debido a la rigidización que introducen las fuerzas centrífugas.Facultad de Ingenierí