Electronic states in heterostructures formed by ultranarrow layers

Low-energy electronic states in heterosrtuctures formed by ultranarrow layer (single or several monolayers thickness) are studied theoretically. The host material is described within the effective mass approximation and effect of ultranarrow layers is taken into account within the framework of the transfer matrix approach. Using the current conservation requirement and the inversion symmetry of ultranarrow layer, the transfer matrix is written through two phenomenological parameters. The binding energy of localized state, the reflection (transmission) coefficient for the single ultranarrow layer case, and the energy spectrum of superlattice are determined by these parameters. Spectral dependency of absorption in superlattice due to photoexcitation of electrons from localized states into minibands is strongly dependent on the ultranarrow layers characteristics. Such a dependency can be used for verification of the transfer matrix parameters.Comment: 7 pages, 7 figure

Адаптивне оцінювання параметрів руху малорозмірного БПЛА за даними відеокамери і FMCW-далекоміру

Nowday, the development of small-size UAV (SUAV) technology has led to its widespread use in various industries and to meet the needs of commercial and private consumers. At the same time, the wide access to this technology and its proliferation also creates a new class of threats. This necessitates the development of surveillance capabilities that detect and track SUAVs in air space. A combined surveillance system including a video camera and an FMCW rangefinder is capable of determining the coordinates of SUAV location in air space. Modern SUAVs are intensely mobile targets that can perform intense maneuvers, hover, and stay stationary in air space. This requires the use in the development of trajectory processing algorithms of adequate methods of estimating parameters of SUAV movement, which take into account its possible maneuvers. A stochastic dynamical system with a random structure in discrete time is used to describe the SUAV motion in the local rectangular coordinate system, which takes into account three main types of motion: hovering, almost uniform motion, motion with maneuver. The paper derived a measurement equation in the local rectangular coordinate system of the combined SUAV surveillance system, which includes a video camera and FMCW rangefinder. The mathematical apparatus of mixed Markov processes in discrete time is used for synthesis of the adaptive estimation algorithm of SUAV motion parameters, which allows obtaining recurrent estimation algorithms. In the developed algorithm the first and second moments of conditional posterior probability densities of SUAV motion parameters are calculated, and also the posterior probabilities of different types of its motion are extrapolated. At the same time it provides poligausible approximation of unconditional posterior probability density of SUAV movement parameters when passing to the next estimation step. The adaptive filter is multichannel and belongs to the class of devices with feedbacks between channels. The analysis of the developed algorithm of adaptive estimation of SUAV motion parameters from video camera data and FMCW-rangefinder is carried out by statistical modeling.На сегодняшний день развитие технологий построения малоразмерных БПЛА (МБПЛА) привело к широкому их использованию в различных отраслях хозяйства, а также для удовлетворения потребностей коммерческих и частных потребителей. Вместе этим широкий доступ к данной технологии и её распространение также порождает новый класс угроз. Это обусловливает необходимость в разработке средств наблюдения, выявляют и сопровождают МБПЛА в пространстве. Комбинированная система наблюдения, включающая видеокамеру и FMCW-дальномер, способна определять координаты местоположения МБПЛА в пространстве. Современные МБПЛА относятся к интенсивно маневрирующим целям, которые способны совершать интенсивные маневры, зависать и не двигаться в пространстве. Это требует использования при разработке алгоритмов траекторной обработки адекватных методов оценивания параметров движения МБПЛА, которые учитывают его возможные маневры. Для описания движения МБПЛА в местной прямоугольной системе координат использовано стохастическую динамическую систему со случайной структурой в дискретном времени, которая учитывает три основных вида движения: зависание, почти равномерное движение, движение с маневром. Получено уравнение измерения в местной прямоугольной системе координат комбинированной системы наблюдения за МБПЛА, что включает видеокамеру и FMCW-дальномер. Для синтеза алгоритма адаптивного оценивания параметров движения МБПЛА использован математический аппарат смешанных марковских процессов в дискретном времени, который позволяет получить рекуррентные алгоритмы оценивания. В разработанном алгоритме вычисляются первый и второй моменты условных апостериорных плотностей вероятности параметров движения МБПЛА, а также экстраполированные и апостериорные вероятности различных типов его движения. При этом он обеспечивает полигаусовскую аппроксимацию безусловной апостериорной плотности вероятности параметров движения МБПЛА при переходе на следующий шаг оценивания. Адаптивный фильтр является многоканальным и относится к классу устройств с обратными связями между каналами. Анализ разработанного алгоритма адаптивного оценивания параметров движения МБПЛА по данным видеокамеры и FMCW-дальномера проведено путём статистического моделирования. Ключевые слова: БПЛА, FMCW-дальномер, видеокамера, параметры движения, виды манёвра, адаптивное оценивание, смешанные марковские процессы, апостериорная плотность вероятности.На сьогоднішній день розвиток технологій побудови малорозмірних БПЛА (МБПЛА) призвів до широкого їх використання в різних галузях господарства, а також для задоволення потреб комерційних і приватних споживачів. Разом цим широкий доступ до даної технології і її розповсюдження також породжує новий клас загроз. Це обумовлює необхідність у розробці засобів спостереження, що виявляють та супроводжують МБПЛА у просторі. Комбінована система спостереження, що включає відеокамеру та FMCW-далекомір здатна визначати координати місцеположення МБПЛА в просторі. Сучасні МБПЛА відносяться до інтенсивно маневруючих цілей, які спроможні здійснювати інтенсивні маневри, зависати і не рухатись у просторі. Це вимагає використання при розробці алгоритмів траєкторної обробки адекватних методів оцінювання параметрів руху МБПЛА, які враховують його можливі маневри. Для опису руху МБПЛА в прямокутній місцевій системі координат використано стохастичну динамічну систему з випадковою структурою в дискретному часі, яка враховує три основні види руху: зависання, майже рівномірний рух, рух з маневром. Отримано рівняння вимірювання в прямокутній місцевій системі координат комбінованої системи спостереження за МБПЛА, що включає відеокамеру і FMCW-далекомір. Для синтезу алгоритму адаптивного оцінювання параметрів руху МБПЛА використано математичний апарат змішаних марківських процесів в дискретному часі, який дозволяє отримати рекурентні алгоритми оцінювання. В розробленому алгоритмі обчислюються перший та другий моменти умовних апостеріорних щільностей ймовірності параметрів руху МБПЛА, а також екстрапольовані та апостеріорні ймовірності різних типів його руху. При цьому він забезпечує полігаусівську апроксимацію безумовної апостеріорної щільність ймовірності параметрів руху МБПЛА при переході на наступний крок оцінювання. Адаптивний фільтр є багатоканальним і відноситься до класу пристроїв із зворотними зв'язками між каналами. Аналіз розробленого алгоритму адаптивного оцінювання параметрів руху МБПЛА за даними відеокамери і FMCW-далекоміру проведено шляхом статистичного моделювання

Legume reaction to soil acidity

Most legumes grow and develop better in neutral soils, with the exception of lupine, which grows at pH 4.0-5.0. Legumes are sensitive to the concentration of aluminium ions in the soi

First Passage Time Densities in Non-Markovian Models with Subthreshold Oscillations

Motivated by the dynamics of resonant neurons we consider a differentiable, non-Markovian random process $x(t)$ and particularly the time after which it will reach a certain level $x_b$. The probability density of this first passage time is expressed as infinite series of integrals over joint probability densities of $x$ and its velocity $\dot{x}$. Approximating higher order terms of this series through the lower order ones leads to closed expressions in the cases of vanishing and moderate correlations between subsequent crossings of $x_b$. For a linear oscillator driven by white or coloured Gaussian noise, which models a resonant neuron, we show that these approximations reproduce the complex structures of the first passage time densities characteristic for the underdamped dynamics, where Markovian approximations (giving monotonous first passage time distribution) fail

Dispersion of the dielectric permittivity of dense and ultracold atomic gases

On the basis of general theoretical results developed previously in JETP 112, 246 (2011) we analyze the atomic polarization created by weak monochromatic light in an optically thick, dense and cold atomic ensemble. We show that the amplitude of the polarization averaged over a uniform random atomic distribution decreases exponentially beyond the boundary regions. The phase of this polarization increases linearly with increasing penetration into the medium. On these grounds, we determine numerically the wavelength of the light in the dense atomic medium, its extinction coefficient, and the complex refractive index and dielectric constant of the medium. The dispersion of the permittivity is investigated for different atomic densities. It is shown that for dense clouds, the real part of the permittivity is negative in some spectral domains.Comment: 1. Paper is to appear in Physical Review A. 2. Refer also to JETP 112, 246 (2011

First Passage Time Densities in Resonate-and-Fire Models

Motivated by the dynamics of resonant neurons we discuss the properties of the first passage time (FPT) densities for nonmarkovian differentiable random processes. We start from an exact expression for the FPT density in terms of an infinite series of integrals over joint densities of level crossings, and consider different approximations based on truncation or on approximate summation of this series. Thus, the first few terms of the series give good approximations for the FPT density on short times. For rapidly decaying correlations the decoupling approximations perform well in the whole time domain. As an example we consider resonate-and-fire neurons representing stochastic underdamped or moderately damped harmonic oscillators driven by white Gaussian or by Ornstein-Uhlenbeck noise. We show, that approximations reproduce all qualitatively different structures of the FPT densities: from monomodal to multimodal densities with decaying peaks. The approximations work for the systems of whatever dimension and are especially effective for the processes with narrow spectral density, exactly when markovian approximations fail.Comment: 11 pages, 8 figure

On the relation between Unruh and Sokolov--Ternov effects

We show that the Sokolov--Ternov effect -- the depolarization of particles in storage rings coming from synchrotron radiation due to spin flip transitions -- is physically equivalent to the Unruh effect for circular acceleration if one uses a spin 1/2 particle as the Unruh--DeWitt detector. It is shown that for the electron, with gyromagnetic number $g \approx 2$, the exponential contribution to the polarization, which usually characterizes the Unruh effect, is "hidden" in the standard Sokolov-Ternov effect making it hard to observe. Thus, our conclusions are different in detail from previous work.Comment: 23 pages, no figure

Self-Consistent Model of Annihilation-Diffusion Reaction with Long-Range Interactions

We introduce coarse-grained hydrodynamic equations of motion for diffusion-annihilation system with a power-law long-range interaction. By taking into account fluctuations of the conserved order parameter - charge density - we derive an analytically solvable approximation for the nonconserved order parameter - total particle density. Asymptotic solutions are obtained for the case of random Gaussian initial conditions and for system dimensionality $d \geq 2$. Large-t, intermediate-t and small-t asymptotics were calculated and compared with existing scaling theories, exact results and simulation data.Comment: 22 pages, RevTEX, 1 PostScript figur

Cycles, Nitrogen Budget, and Sustainability of Agroecosystems after Applying Organic Fertilizers (Labeled with 15N)

The goal of this work was to assess the turnover parameters of nitrogen of various crops used as green manure at different levels of mineral nutritio