Particle Weights and their Disintegration I

The notion of Wigner particles is attached to irreducible unitary representations of the Poincare group, characterized by parameters m and s of mass and spin, respectively. However, the Lorentz symmetry is broken in theories with long-range interactions, rendering this approach inapplicable (infraparticle problem). A unified treatment of both particles and infraparticles via the concept of particle weights can be given within the framework of Local Quantum Physics. They arise as temporal limits of physical states in the vacuum sector and describe the asymptotic particle content. In this paper their definition and characteristic properties are worked out in detail. The existence of the temporal limits is established by use of suitably defined seminorms which are also essential in proving the characteristic features of particle weights.Comment: 33 pages, amslatex, mathptm, minor corrections including numbering schem

General Covariance in Algebraic Quantum Field Theory

In this review we report on how the problem of general covariance is treated within the algebraic approach to quantum field theory by use of concepts from category theory. Some new results on net cohomology and superselection structure attained in this framework are included.Comment: 61 pages, 3 figures, LaTe

Local causal structures, Hadamard states and the principle of local covariance in quantum field theory

In the framework of the algebraic formulation, we discuss and analyse some new features of the local structure of a real scalar quantum field theory in a strongly causal spacetime. In particular we use the properties of the exponential map to set up a local version of a bulk-to-boundary correspondence. The bulk is a suitable subset of a geodesic neighbourhood of any but fixed point p of the underlying background, while the boundary is a part of the future light cone having p as its own tip. In this regime, we provide a novel notion for the extended *-algebra of Wick polynomials on the said cone and, on the one hand, we prove that it contains the information of the bulk counterpart via an injective *-homomorphism while, on the other hand, we associate to it a distinguished state whose pull-back in the bulk is of Hadamard form. The main advantage of this point of view arises if one uses the universal properties of the exponential map and of the light cone in order to show that, for any two given backgrounds M and M' and for any two subsets of geodesic neighbourhoods of two arbitrary points, it is possible to engineer the above procedure such that the boundary extended algebras are related via a restriction homomorphism. This allows for the pull-back of boundary states in both spacetimes and, thus, to set up a machinery which permits the comparison of expectation values of local field observables in M and M'.Comment: 42 pages, xy package is used, typos corrected, clarifications adde

The Concept of Particle Weights in Local Quantum Field Theory

The concept of particle weights has been introduced by Buchholz and the author in order to obtain a unified treatment of particles as well as (charged) infraparticles which do not permit a definition of mass and spin according to Wigner's theory. Particle weights arise as temporal limits of physical states in the vacuum sector and describe the asymptotic particle content. Following a thorough analysis of the underlying notion of localizing operators, we give a precise definition of this concept and investigate the characteristic properties. The decomposition of particle weights into pure components which are linked to irreducible representations of the quasi-local algebra has been a long-standing desideratum that only recently found its solution. We set out two approaches to this problem by way of disintegration theory, making use of a physically motivated assumption concerning the structure of phase space in quantum field theory. The significance of the pure particle weights ensuing from this disintegration is founded on the fact that they exhibit features of improper energy-momentum eigenstates, analogous to Dirac's conception, and permit a consistent definition of mass and spin even in an infraparticle situation.Comment: PhD thesis, 124 pages, amslatex, mathpt

Reconfiguration Viewer

Grassi PR, Pohl C, Porrmann M. Reconfiguration Viewer. In: Design Automation and Test in Europe, DATE University Booth. Nice, France; 2009.The proposed approach allows debugging of partial dynamic reconfiguration. It shows where and when FPGA areas are reconfigured at runtime

A sharpened nuclearity condition for massless fields

A recently proposed phase space condition which comprises information about the vacuum structure and timelike asymptotic behavior of physical states is verified in massless free field theory. There follow interesting conclusions about the momentum transfer of local operators in this model.Comment: 13 pages, LaTeX. As appeared in Letters in Mathematical Physic

Einfluss entzündlicher Zellen und viralen Genoms auf die linksventrikuläre Funktion und Prognose von Patienten mit Dilatativer Kardiomyopathie

Kardiomyopathien sind Erkrankungen des Herzmuskels, die durch Veränderung von Form und Größe des linken oder beider Ventrikel und einer Einschränkung der kardialen Funktion charakterisiert sind und nicht durch andere Herzerkrankungen, wie Ischämie oder Herzklappenerkrankungen erklärbar sind. Klassifiziert werden sie nach dem klinischen Phänotyp oder der Ätiologie. Die dilatative Kardiomyopathie (DCM) äußert sich durch eine Dilatation des linken Ventrikels verbunden mit einer systolischen Pumpfunktionsstörung und Symptomen der Herzinsuffizienz, Arrhytmien und plötzlichem Herztod. Die Ursachen der DCM sind vielfältig und gehen von ca. 50% genetischen Formen über toxische, infektiöse und inflammatorische Auslöser bis hin zu Ausbildung des dilatativen Phänotyps bei systemischen Erkrankungen oder Schwangerschaft als sekundäre Kardiomyopathie. Es wird vermutet, dass die Infektion mit kardiotropen Viren und die myokardiale Inflammation eine wichtige Rolle in der Ätiologie der DCM spielen. Deshalb wurden in der neuen Klassifikation eine virale und inflammatorische Kardiomyopathie definiert. Bei DCM-Patienten gelingt häufig der Nachweis von viralem Genom im Myokard. PVB19 wird am häufigsten identifiziert, gefolgt von EV und anderen Virustypen. Die Viren sollen eine DCM durch einen Krankheitsverlauf in drei Phasen auslösen können. Die erste Phase ist durch die Virusinfektion und die viruseigenen Schädigungsmechanismen charakterisiert, in der zweiten Phase erfolgt eine Myokardschädigung durch chronische Inflammationsvorgänge und in der dritten Phase kommt es zu Remodeling und Ausbildung des DCM-Phänotyps. Auch eine autoimmune Inflammation könnte z.B. durch die Bildung von Autoantikörpern eine mögliche Ursache für eine DCM sein. Aus diesen Modellen sind neue Behandlungsstrategien mit antiviralen oder immunsuppressiven Medikamenten abgeleitet worden. Das Ziel dieser Arbeit ist es, anhand einer prospektiven Untersuchung an einem Kollektiv von Patienten mit einer DCM den Einfluss von viralen Genom und Inflammation im Myokard auf die klinische Präsentation und das Outcome der Patienten zu eruieren und die Ergebnisse im Sinne der neuen Klassifikation und Therapiestudien zu interpretieren. Aus allen Patienten, die in den Jahren 1997 bis 2007 im Universitätsklinikum Jena einer Myokardbiopsie unterzogen wurden, sind die Patienten mit chronischer Myokarditis, inflammatorischer Kardiomyopathie und DCM ausgewählt worden. Es erfolgte die Erhebung von klinischen und echokardiographischen Daten zum Biopsiezeitpunkt und einem Kontrollzeitpunkt sowie die Erfassung der Biopsieergebnisse und das Eintreten von Versterben oder Transplantation im Beobachtungszeitraum. Die vorliegende Arbeit konnte zeigen, dass das NYHA-Stadium und die echokardiographischen Daten unabhängige prognostische Faktoren bei DCM sind. Die Einnahme von Beta-Blockern ergab einen eindeutigen Überlebensvorteil. Der Nachweis von Virusgenom im Myokard bleibt ohne Einfluss auf klinische und echokardiographische Parameter und das transplantatfreie Überleben. Eine mögliche Bedeutung in der Ätiologie der DCM lässt sich nicht ausschließen, aber der Verlauf und die Prognose der Erkrankung bleiben unbeeinflusst. Da aber in anderen Arbeiten auch bei gesunden Probanden Virusgenom im Myokard nachgewiesen wurden, ist eine inaktive Persistenz nach abgelaufener Infektion wahrscheinlich. Für die DCM-Patienten bleibt die Klassifikation der viralen Kardiomyopathie ohne Konsequenz, antivirale Therapien erübrigen sich damit. Die Inflammation im Myokard bei DCM ist assoziiert mit besseren Ergebnissen in den echokardiographischen Parametern und verbunden mit einer Tendenz zu einer längeren transplantatfreien Überlebenszeit. Daraus lässt sich die Hypothese ableiten, dass inflammatorische Zellen aufgrund der höheren Endothelzelldichte in früheren Krankheitsstadien vermehrt ins Gewebe einwandern können, als es bei einer „ausgebrannten“ DCM der Fall ist. Auch bei anderen myokardialen Erkrankungen kommt Inflammation im Myokard vor, ohne zur DCM zu führen. Derzeit existieren zwei Theorien zu möglichen Schädigungsmechanismen der Inflammation. Zum einen kann eine nach Virusinfektion persistierende Entzündungsreaktion zu weiteren Myokardschäden führen, auch nach erfolgreich eliminiertem Virusgenom. Zum anderen gibt es Hinweise auf autoimmune Mechanismen mit Bildung von Autoantikörpern. Eine Einordnung der DCM in den Formenkreis der Autoimmunerkrankungen wurde in den Raum gestellt. Die Therapiestudien zeigen uneinheitliche Ergebnisse. Auch hier hat die Klassifikation der inflammatorischen Kardiomyopathie keine Konsequenzen für den Patienten. Der natürliche Verlauf der DCM unter aktueller Herzinsuffizienztherapie sollte Inhalt neuer Studien sein um die Rolle von Inflammation, Virusgenom und weiterer Faktoren, wie z.B. Endothelfunktion, Mikrovaskularisationsstörungen und Energiestoffwechselveränderungen, genauer charakterisieren zu können

Towards 6D MCL for LiDARs in 3D TSDF Maps on Embedded Systems with GPUs

Monte Carlo Localization is a widely used approach in the field of mobile robotics. While this problem has been well studied in the 2D case, global localization in 3D maps with six degrees of freedom has so far been too computationally demanding. Hence, no mobile robot system has yet been presented in literature that is able to solve it in real-time. The computationally most intensive step is the evaluation of the sensor model, but it also offers high parallelization potential. This work investigates the massive parallelization of the evaluation of particles in truncated signed distance fields for three-dimensional laser scanners on embedded GPUs. The implementation on the GPU is 30 times as fast and more than 50 times more energy efficient compared to a CPU implementation

Accelerating Hamming Distance Comparisons for Locality Sensitive Hashing (LSH) using FPGAs

Kaiser M, Pilz S, Porrmann F, Hagemeyer J, Porrmann M. Accelerating Hamming Distance Comparisons for Locality Sensitive Hashing (LSH) using FPGAs. In: 12th CeBiTec Symposium - Big Data in Medicine and Biotechnology - Abstract Book. Vol 12. Bielefeld; 2018: 48-49