Density dependent tunneling in the extended Bose-Hubbard model

Recently, it has become apparent that, when the interactions between polar molecules in optical lattices becomes strong, the conventional description using the extended Hubbard model has to be modified by additional terms, in particular a density-dependent tunneling term. We investigate here the influence of this term on the ground-state phase diagrams of the two dimensional extended Bose-Hubbard model. Using Quantum Monte Carlo simulations, we investigate the changes of the superfluid, supersolid, and phase-separated parameter regions in the phase diagram of the system. By studying the interplay of the density-dependent hopping with the usual on-site interaction U and nearest-neighbor repulsion V, we show that the ground-state phase diagrams differ significantly from the ones that are expected from the standard extended Bose-Hubbard model. However we find no indication of pair-superfluid behavior in this two dimensional square lattice study in contrast to the one-dimensional case

Josef Umlauf - bedingt gesprächsbereit: das Wirken eines Planers im Nationalsozialismus und in der jungen Bundesrepublik im Spiegel zeitgenössischer Dokumente ; ein Rekonstruktionsversuch

Josef Umlauf war ein typischer Vertreter des – im eigenen Selbstverständnis – objektiv und unpolitisch eingestellten Fachmanns, der jedoch zu Zugeständnissen gegenüber den politischen Zielen des Nationalsozialismus bereit gewesen ist und damit Verletzungen der Objektivität und Humanität in Kauf genommen hat. Umlauf war Teil einer bundesrepublikanischen Planerelite, die ihre gemeinsamen Erfahrungen aus der NS-Zeit verband und die in Netzwerken wie der Akademie für Raumforschung und Landesplanung (ARL) organisiert war. Er blieb bis zu seinem Lebensende dem unausgesprochenen ‚Schweigegelübde’ seiner Generation verpflichtet. Umlauf hat die Entwicklung der Landes- und Regionalplanung sowie der Bundesraumordnung in der jungen BRD stärker geprägt, als sein heute geringer Bekanntheitsgrad vermuten lässt. Seinen Einfluss übte er hauptsächlich durch stille Hintergrundarbeit in Beratungsgremien aus. Diese Verdienste werden jedoch überschattet von den wachsenden Erkenntnissen über seine Rolle als Planer im Nationalsozialismus.Josef Umlauf was a typical example of someone who viewed himself as an objective and essentially non-political professional, but who was nonetheless prepared to make some compromises to the political goals of National Socialism and who thus accepted the price of violations in respect of both his objectivity and his humanity. Umlauf was one of an elite group of planners in the Federal Republic of Germany who combined the collective experience they had acquired in Nazi Germany and came to be organised within a number of networks such as the Academy for Spatial Research and Planning (the ARL). To the very end, he remained committed to the unspoken “oath of silence” typical of his generation. Umlauf’s influence on the development of state-level and regional planning in the young Federal Republic, and indeed on federal-level spatial planning, was much greater than his relative obscurity today might suggest. His influence was brought to bear primarily through the quiet background work he contributed to various planning committees. The credit due to him for this, however, has been largely overshadowed by growing recognition of his role as a planner under National Socialism

Suburban crisis? Demand for single family homes in the face of demographic change

In the former Western German states, a third of the single- or two-family houses – 22 percent of all dwellings – was built in the years from 1949 to 1978. Considering the lifecycle of this housing stock and current socio-demographic trends, the viability of affected neighbourhoods looks uncertain. Demographic processes like aging and population decline are well underway, albeit with some spatial variance. On top of the reduced demand for single homes caused by these processes, societal changes are also leading to new lifestyles that affect housing choice. Household structures are adapting to more diverse ways of living in today’s society. The corresponding housing preferences have triggered an increased demand for urban living space, with a tendency towards concentrations around Germany’s economic hotspots. Neighbourhoods in regions of unfavourable demographic and economic conditions are facing these risks with particular signifi cance. At the same time, problematic stocks area also present in certain sub-areas or municipalities of generally successful regions. On a local scale, there will be communities that benefi t from these developments and others that will be negatively affected. On the regional and national scale, we expect islands of growth within shrinking regions, and vice versa. It is foreseeable that not only economically disadvantaged, but also above average performers will have to deal with diffi cult market conditions for an ever increasing vacant housing stock. Adverse settings like unsuitable locations, defi ciencies in the structure, or excessive energy consumption of buildings, as well as the negative perception of a neighbourhood can add up to a compound of problems for an area. The worst case scenario would be a downward spiral of vacancies and abandonment, devaluation, deterioration and decline of an area – development paths that have so far been unheard of in the context of the single family home sector in Germany. Our contribution starts off by conceptualizing the research matter: the social, demographic and economic root causes of the developments described above and the foreseeable consequences. For this purpose, we analyze the building and dwellings databases of the Federal Statistics Offi ces, and provide an overview over the magnitude and geographical extent of potentially affected housing stocks. An analysis of the present national housing stock provides the starting point for indicator-based modeling of risk areas on the municipal level in selected states. Finally, we raise the question on how to address these issues and conclude with some deliberations about possible strategies for urban renewal in peripheral single family home areas.In den alten Bundesländern ist jedes dritte Wohngebäude ein zwischen 1949 und 1978 errichtetes Einfamilienhaus – in diesem Gebäudebestand befinden sich 22 Prozent der Wohnungen Westdeutschlands. Die Einfamilienhäuser dieser Epoche werden zukünftig verstärkt von soziodemografischen Veränderungsprozessen betroffen sein, denn hier steht derzeit bzw. in den kommenden Jahren ein Generationenwechsel bevor. Allgemein vollzieht sich eine teilräumlich unterschiedlich ausgeprägte Schrumpfung und Alterung der Bevölkerung, infolgedessen sich das demographisch bedingte Potenzial für die Einfamilienhausnachfrage in den nächsten Jahren verringern wird. Zudem führt der gesellschaftliche Wandel zu qualitativen Veränderungen der Nachfrage. Die allgemeine Pluralisierung von Lebensmodellen und Wohnwünschen äußert sich in veränderten Haushaltsstrukturen sowie in der räumlichen Verschiebung der Wohnungsnachfrage zugunsten stärker verdichteter Räume, so dass urbane Wohnformen zunehmend an Bedeutung gewinnen. Besonders gefährdet sind Wohngebiete in Regionen mit ungünstigen demografischen und wirtschaftlichen Rahmenbedingungen. Aber auch in prosperierenden Regionen kann es Teilräume oder einzelne Gemeinden mit problematischen Beständen geben. Bezogen auf einen lokalen Betrachtungsmaßstab bedeutet dies, dass sich unter den bestehenden Wohnquartieren eines Ortes Gewinner und Verlierer herausbilden werden, in regionaler und überregionaler Perspektive ist mit Wachstumsinseln in Schrumpfungsregionen zu rechnen und vice versa. Es ist daher absehbar, dass nicht nur in Regionen mit ökonomischen Problemen sondern auch in wirtschaftlich erfolgreichen Bundesländern eine steigende Anzahl von Kommunen mit Vermarktungsschwierigkeiten im Eigenheimbestand zu kämpfen haben wird. Nachteile wie ungünstige Lageeigenschaften, bauliche oder energetische Mängel sowie Imageprobleme können sich zu gewaltigen Problemkomplexen potenzieren. Im ungünstigsten Fall drohen Leerstand, Wertverlust, Vernachlässigung und Verfall – Entwicklungen, die im Einfamilienhaussektor in Deutschland bisher weitgehend unbekannt sind. Der Beitrag thematisiert die demografischen und sozioökonomischen Ursachen dieser Entwicklung sowie die sich daraus ergebenden absehbaren Konsequenzen. Auf Basis der Gebäude- und Wohnungszählung von 1987 wird ein Überblick über den Umfang und die geographische Lage der potenziell gefährdeten Bestände gegeben. Dazu wird eine kreisscharfe Bestandsanalyse auf Bundesebene sowie eine daraus resultierende gemeindescharfe Modellierung in den ausgewählten Bundesländern vorgenommen. Zuletzt werden Fragen zum Umgang mit dieser Problematik aufgeworfen und erste Überlegungen zu den Möglichkeiten des Stadtumbaus in peripheren Einfamilienhausgebieten aufgezeigt

Demographic Patterns of Reurbanisation and Housing in Metropolitan Regions in the US and Germany

After decades of decline, first signs of a central and inner city revitalisation were noticed towards the end of the 1980s in North American metropolitan areas. The repopulation and redevelopment of the metropolitan cores – often referred to as “reurbanisation”, “urban renaissance” or “back-to-the-city-movement” – has accelerated since then and is today one of the outstanding characteristics of recent urban development in the US. In Western and Central European urban regions, reurbanisation patterns were detected some years later although starting from a different level, as the inner cities have never faced a process of decay to the extent that was known in North American cities. At present, reurbanisation is intensely debated in urban and regional research. Although the evidence of reurbanisation is hardly questioned any longer, there is considerable uncertainty about how this new pattern of population change can be explained, how long it will last and how it will change the spatial urban structure of metropolitan areas in the long run. In this paper, we comparatively investigate recent trends of urban development in the US and Germany based on both survey and case study methods, with a focus on demographic patterns and housing. Our results suggest that reurbanisation is a universal trend in large metro regions in the Global North, manifesting itself as a significant repopulation and densification of core areas. At the same time, we found considerable divergence in terms of scale, dynamics and sociodemographic composition of reurbanisation patterns in the selected regions of the US and Germany. * This article belongs to a special issue on reurbanisation

Demographic Patterns of Reurbanisation and Housing in Metropolitan Regions in the US and Germany

"After decades of decline, first signs of a central and inner city revitalisation were noticed towards the end of the 1980s in North American metropolitan areas. The repopulation and redevelopment of the metropolitan cores - often referred to as 'reurbanisation', 'urban renaissance' or 'back-to-the-city-movement' - has accelerated since then and is today one of the outstanding characteristics of recent urban development in the US. In Western and Central European urban regions, reurbanisation patterns were detected some years later although starting from a different level, as the inner cities have never faced a process of decay to the extent that was known in North American cities. At present, reurbanisation is intensely debated in urban and regional research. Although the evidence of reurbanisation is hardly questioned any longer, there is considerable uncertainty about how this new pattern of population change can be explained, how long it will last and how it will change the spatial urban structure of metropolitan areas in the long run. In this paper, we comparatively investigate recent trends of urban development in the US and Germany based on both survey and case study methods, with a focus on demographic patterns and housing. Our results suggest that reurbanisation is a universal trend in large metro regions in the Global North, manifesting itself as a significant repopulation and densification of core areas. At the same time, we found considerable divergence in terms of scale, dynamics and sociodemographic composition of reurbanisation patterns in the selected regions of the US and Germany." (author's abstract

Quantum spin models with long-range interactions and tunnelings : a quantum Monte Carlo study

We use a quantum Monte Carlo method to investigate various classes of two-dimensional spin models with long-range interactions at low temperatures. In particular, we study a dipolar XXZ model with U (1) symmetry that appears as a hard-core boson limit of an extended Hubbard model describing polarized dipolar atoms or molecules in an optical lattice. Tunneling, in such a model, is short-range, whereas density–density couplings decay with distance following a cubic power law. We also investigate an XXZ model with long-range couplings of all three spin components—such a model describes a system of ultracold ions in a lattice of microtraps. We describe an approximate phase diagram for such systems at zero and at finite temperature, and compare their properties. In particular, we compare the extent of crystalline, superfluid and supersolid phases. Our predictions apply directly to current experiments with mesoscopic numbers of polar molecules and trapped ions

Non-standard Hubbard models in optical lattices: a review

Originally, the Hubbard model has been derived for describing the behaviour of strongly-correlated electrons in solids. However, since over a decade now, variations of it are also routinely being implemented with ultracold atoms in optical lattices. We review some of the rich literature on this subject, with a focus on more recent non-standard forms of the Hubbard model. After an introduction to standard (fermionic and bosonic) Hubbard models, we discuss briefly common models for mixtures, as well as the so called extended Bose-Hubbard models, that include interactions between neighboring sites, next-neighboring sites, and so on. The main part of the review discusses the importance of additional terms appearing when refining the tight-binding approximation on the original physical Hamiltonian. Even when restricting the models to the lowest Bloch band is justified, the standard approach neglects the density-induced tunneling (which has the same origin as the usual on-site interaction). The importance of these contributions is discussed for both contact and dipolar interactions. For sufficiently strong interactions, also the effects related to higher Bloch bands become important even for deep optical lattices. Different approaches that aim at incorporating these effects, mainly via dressing the basis Wannier functions with interactions, leading to effective, density-dependent Hubbard-type models, are reviewed. We discuss also examples of Hubbard-like models that explicitly involve higher $p$-orbitals, as well as models that couple dynamically spin and orbital degrees of freedom. Finally, we review mean-field nonlinear-Schr\"odinger models of the Salerno type that share with the non-standard Hubbard models the nonlinear coupling between the adjacent sites. In that part, discrete solitons are the main subject of the consideration. We conclude by listing some future open problems.Comment: expanded version 47pp, accepted in Rep. Prog. Phy

Prospects for West German Post-War Single-Family Home NeighbourhoodsRevitalising Housing Stocks as a New Policy Field for Suburban and Rural Municipalities

Die in den 1950er bis 1970er Jahren in Westdeutschland entstandenen Einfamilienhausgebiete werden zukünftig verstärkt von soziodemografischen Veränderungsprozessen betroffen sein. Die überdurchschnittlich lange Wohndauer von selbstnutzenden Eigentümern und die gestiegene Lebenserwartung führen heute zu einer zunehmenden Überalterung der Bevölkerung in diesen Wohngebieten. Im Zuge des Generationenwechsels steht eine beständig wachsende Zahl dieser Bestandsgebäude zum Verkauf und trifft dabei auf einen sich verändernden und regional ausdifferenzierten Wohnungsmarkt. Durch eine teilräumlich unterschiedlich ausgeprägte Schrumpfung und Alterung der Bevölkerung verringert sich das Bevölkerungspotenzial für die Einfamilienhausnachfrage in den nächsten Jahren. Zudem führt der gesellschaftliche Wandel zu qualitativen Veränderungen der Nachfrage. Die allgemeine Pluralisierung von Lebensmodellen und Wohnwünschen äußert sich in veränderten Haushaltsstrukturen sowie in der räumlichen Verschiebung der Wohnungsnachfrage zugunsten stärker verdichteter Räume, sodass zentral gelegene Wohnstandorte zunehmend an Bedeutung gewinnen. Besonders gefährdet sind daher Wohngebiete in abgelegenen Regionen mit ungünstigen demografischen und wirtschaftlichen Rahmenbedingungen. Auf lokaler Ebene werden sich unter den bestehenden Wohnquartieren eines Ortes Gewinner und Verlierer herausbilden. Nachteile wie ungünstige Lageeigenschaften, bauliche oder energetische Mängel sowie Imageprobleme können sich zu gravierenden Problemkomplexen potenzieren. Im ungünstigsten Fall drohen Wertverlust, Vernachlässigung, Leerstand und Verfall – Entwicklungen, die im Einfamilienhaussektor in Deutschland bisher weitgehend unbekannt sind. Für gefährdete Bestände stellt sich die Frage, wie der anstehende Generationswechsel der Eigentümer, aber auch bauliche und infrastrukturelle Transformationsprozesse bewältigt werden können. Der auf den Ergebnissen eines Forschungsprojekts der Wüstenrot Stiftung basierende Beitrag thematisiert die allgemeinen demografischen und sozioökonomischen Ursachen dieser Entwicklung und charakterisiert die aktuelle Situation in ausgewählten Fallstudiengebieten. Zudem werden Fragen zum Umgang mit dieser Problematik aufgeworfen und erste Überlegungen zu kommunalen Eingriffsmöglichkeiten in die Bestandsentwicklung von Einfamilienhausgebieten aufgezeigt. Der Beitrag stellt dazu einen strategischen Handlungsrahmen vor und präsentiert ein Bündel von möglichen kommunalen Maßnahmen.The single-family home neighbourhoods that were built in West Germany in the 1950s, 1960s and 1970s will be increasingly affected by future socio-demographic changes. Today, the above-average length of occupancy by owners and the rise in life expectancy are leading to the increased over-ageing of the populations in these residential areas. The generational change means that a constantly growing number of these homes are being put up for sale and encountering a changing and regionally differentiated housing market. Regionally diverse shrinking and ageing of the population will decrease the potential demand for single-family homes in coming years. In addition, social change will lead to qualitative changes in demand. The pluralisation of living arrangements and residential preferences can be expressed in the changed household structures and the geographic shift in housing demand in favour of more dense urban areas. Therefore, residential areas in peripheral regions with unfavourable demographic and economic conditions are particularly at risk. At the local level, winners and losers will emerge among the existing residential neighbourhoods of suburban or rural municipalities. Disadvantages such as unfavourable characteristics of a certain location and construction or energy efficiency shortcomings, as well as image perception, can combine to create serious problems. In the worst case, homes are at risk of a loss in value, neglect, vacancy and dilapidation – developments that have, to date, been largely unknown in Germany’s single-family home sector. The question for areas with at-risk homes is how the looming change in owner generations, not to mention the structural and infrastructural transformation processes, can be managed. This article, based on the results of a research project conducted by the Wüstenrot Foundation, examines the general demographic and socio-economic causes of this development and characterises the present situation in selected case studies. We also address questions about handling these problems and identify initial considerations about possible municipal interventions in the revitalisation of single-family home neighbourhoods. In addition, the article presents a strategic framework for action and a number of possible municipal provisions

Ältere Einfamilienhausgebiete im Umbruch: eine unterschätzte planerische Herausforderung - zur Situation in Nordrhein-Westfalen

Das Thema "Einfamilienhausgebiete im Umbruch" ist eine unterschätzte Herausforderung für viele Kommunen. Derzeit steht es noch nicht im Fokus politischer, planerischer und wissenschaftlicher Debatten. Insbesondere die Flüchtlingszuwanderung in den letzten Jahren hat die Diskussion um die Gestaltung von Raumentwicklung unter Schrumpfungsbedingungen in vielen Regionen ausgesetzt. Dabei werden die grundsätzlichen demografischen und gesellschaftlichen Megatrends von Schrumpfung, Alterung und Metropolisierung durch kurzfristige demografische Trendänderungen in der langfristigen Entwicklungsperspektive nicht merklich verändert werden. Die Auswirkungen des demografischen und gesellschaftlichen Wandels und die damit verbundene veränderte Marktsituation führen zu einer Umbruchsituation in immer mehr Einfamilienhaus-Gebieten (kurz: EFH-Gebiete) der 1950er bis 1970er Jahre. Es lassen sich regional unterschiedliche Betroffenheiten älterer EFH-Gebiete identifizieren. Dementsprechend lassen sich für unterschiedliche Raumkategorien verschiedene städtebauliche Ziele und Handlungsbedarfe mit unterschiedlichen Prioritäten hinsichtlich des Umgangs mit älteren Einfamilienhausbeständen ableiten