Electromagnetic Dissociation as a Tool for Nuclear Structure and Astrophysics

Coulomb dissociation is an especially simple and important reaction mechanism. Since the perturbation due to the electric field of the nucleus is exactly known, firm conclusions can be drawn from such measurements. Electromagnetic matrix elements and astrophysical S-factors for radiative capture processes can be extracted from experiments. We describe the basic theory, new results concerning higher order effects in the dissociation of neutron halo nuclei, and briefly review the experimental results obtained up to now. Some new applications of Coulomb dissociation for nuclear astrophysics and nuclear structure physics are discussed.Comment: 10 pages, 1 figure, to appear in Proceedings of the International School on Nuclear Physics; 22nd Course: ``Radioactive Beams for Nuclear and Astro Physics'', Erice/Sicily/Italy, September 16 - 24, 200

Modellbasierte Regleroptimierung für erweiterte PID-Regler zur Drehzahlregelung von hochdynamischen PMSM im Prüfstandsbetrieb = Model-based controller optimization for advanced PID controllers for rotational speed control of highly dynamic PMSM in test bench operation

Validierungskonfigurationen sind ein zentraler Bestandteil der Produktentwicklung. Um äußere Belastungen auf die zu untersuchenden Systeme innerhalb einer Validierungskonfiguration aufzubringen, werden sogenannte Aktoren genutzt. In der Antriebsstrangentwicklung werden häufig Permanentmagnet-Synchronmotoren als Aktoren, die eine Drehzahl auf die angebundenen Komponenten aufprägen sollen, eingesetzt. Ein zentraler Aspekt dieser Funktion ist ein Regelkreis, der aus einem geforderten und einem aktuellen Wert eine Ausgangsgröße berechnet und diese an entsprechende Stellglieder weitleitet. Im Kontext der Permanentmagnet-Synchronmotoren handelt es sich bei der Ausgangsgröße meistens um ein Drehmoment. Der Regelkreis ist in den meisten Fällen durch einen Proportional-Integral-Differenzial-Regler geschlossen, welcher aus drei Termen besteht. Jeder dieser Terme besitzt einen Verstärkungsfaktor, der den Einfluss des Terms auf das Gesamtverhalten definiert. Die Einstellung dieser Verstärkungsfaktoren beziehungsweise Parameter ist ein zentrales Stellglied für die Dynamik von Validierungskonfigurationen. Die Anpassung der Parameter ist für ungeübte Anwender jedoch nicht trivial und basiert häufig auf Erfahrungswissen. Daher wird die Einstellung der Regler-Parameter oft vernachlässigt oder überhaupt nicht durchgeführt. Im Rahmen dieser Arbeit wird eine Methode entwickelt, die es ungeübten Anwendern ermöglicht, Regler-Parameter ohne vertieftes Wissen in der Regelungstechnik auf Basis von Validierungszielen einzustellen. Eine Analyse der verschiedenen verfügbaren Verfahren zur Einstellung von Regler-Parametern zeigt, dass Methoden aus dem Bereich der künstlichen Intelligenz, im Speziellen die Partikelschwarmoptimierung, ein hohes Potential besitzen diese Aufgabe zu erfüllen. Grundlage für den Algorithmus ist eine Kostenfunktion, die das komplexe mehrdimensionale Optimierungsproblem in ein Pareto-optimales überführt und durch den Anwender an die jeweilige Validierungskonfiguration angepasst werden kann. Im Vergleich zu bisherigen Methoden wird besonders auf eine Übertragbarkeit der Kostenfunktion geachtet. Dies ermöglicht eine Wiederverwendung über unterschiedliche Validierungskonfigurationen hinweg. Unterstützt wird der Anwender bei der Parametrierung der Kostenfunktion durch einen Leitfaden. Ein iterativer Aufbau der Methode ermöglicht dem Anwender eine intuitive Bedienung. Abgeschlossen wird die Arbeit mit drei Anwendungsbeispielen, mit denen an unterschiedlichen Validierungskonfigurationen die Verbesserung der Regelgüte durch die optimierten Regler aufgezeigt wird. Es werden Prüfstände mit unterschiedlicher Größenordnung beziehungsweise Leistungsklasse herangezogen, um eine Übertragbarkeit der Methode zu gewährleisten

Model-Based Control Design of an EHA Position Control Based on Multicriteria Optimization

For the control of dynamic systems such as an Electro-Hydraulic Actuator (EHA), there is a need to optimize the control based on simulations, since a prototype or a physical system is usually not available during system design. In consequence, no system identification can be performed. Therefore, it is unclear how well a simulation model of an EHA can be used for multicriteria optimization of the position control due to the uncertain model quality. To evaluate the suitability for control optimization, the EHA is modeled and parameterized as a grey-box model using existing parameters independent of test bench experiments. A method for multi-objective optimization of a controller is used to optimize the position control of the EHA. Finally, the step responses are compared with the test bench. The evaluation of the step responses for different loads and control parameters shows similar behavior between the simulation model and the physical system on the test bench, although the essential phenomena could not be reproduced. This means that the model quality achieved by modeling is suitable as an indication for the optimization of the control by simulation without a physical system

a theoretical investigation

The first proton transfer in the bacteriorhodopsin photocycle takes place during the L → M transition. Structural details of the pre proton transfer L intermediate have been investigated using experiments and computations. Here, we assess L-state structural models by performing hybrid quantum mechanical/molecular mechanical molecular dynamics and excitation energy calculations. The computations suggest that a water-bridged twisted retinal structure gives the closest agreement with the experimental L/bR shift in the excitation energy

Inequality and Income Dynamics in Germany

We provide a comprehensive analysis of income inequality and income dynamics for Germany over the last two decades. Combining personal income tax and social security data allows us – for the first time – to offer a complete picture of the distribution of annual earnings in Germany. We find that cross-sectional inequality rose until 2009 for men and women. After the Great Recession inequality continued to rise at a slower rate for men and fell slightly for women due to compression at the lower tail. We further document substantial gender differences in average earnings and inequality over the life-cycle. While for men earnings rise and inequality falls as they grow older, many women reduce working hours when starting a family such that average earnings fall and inequality increases. Men’s earnings changes are on average smaller than women’s but are substantially more affected by the business cycle. During the Great Recession, men’s earnings losses become magnified and gains are attenuated. Apart from recession years, earnings changes are significantly right-skewed reflecting the good overall state of the German labor market and increasing labor supply. In the second part of the paper, we study the distribution of total income including incomes of self-employed, business owners, and landlords. We find that total inequality increased significantly more than earnings inequality. Regarding income dynamics, entrepreneurs’ income changes are more dispersed, less skewed, less leptokurtic and less dependent on average past income than workers’ income changes. Finally, we find that top income earners have become less likely to fall out of the top 1 and 0.1 percent

Vibrational spectroscopic investigations on a transition metal oxide/metal model catalystsystem

Im Rahmen dieser Arbeit wurde eine Cr2O3(0001)-Oberfläche schwingungsspektroskopisch untersucht. Mit Hilfe der Elektronenenergieverlustspektroskopie konnte ein neuartiges stark an der Oberfläche lokalisiertes "mikroskopisches" Oberflächenphonon identifiziert werden. Das Wachstum von Palladium auf der Cr2O3(0001)-Oberfläche wurde mit Hilfe der Infrarotspektroskopie des Sondenmoleküls CO betrachtet. Durch die Wahl der Präparationsbedingungen konnte das Wachstumsverhalten beeinflußt werden. Bei einer Substrattemperatur von 90 K wächst das Palladium nahezu schichtweise auf und es bilden sich flache Inseln aus. Bei 300 K entstehen größere dreidimensionale Aggregate. Die bei 90 K erzeugten Aggregate weisen eine geringere Kristallinität auf und ordnen sich beim Aufheizen bis auf 400 K. Zwischen 600 und 700 K beginnt dann eine Diffusion der Palladiumatome in den Oxidfilm hinein, bis diese schließlich bei 1000 K nicht mehr an der Oberfläche zu finden sind. CO2 wird nur sehr schwach auf den Partikeln gebunden. Die Molekülachse ist dabei nahezu parallel zur Oberfläche ausgerichtet. Eine Dissoziation auf den Palladiumpartikeln kann ausgeschlossen werden. Methan und Ethan wechselwirken nur sehr schwach mit den Palladium-Partikeln. Lediglich unter einem wesentlich größeren Ethan-Partialdruck lassen sich jedoch nach einer Reaktion bei 300 K Kohlenwasserstofffragmente auf der Oberfläche identifizieren. Vermutlich handelt es sich dabei um Ethylidin-Gruppen, die beim Erwärmen zu Kohlenstoff dehydrogeniert werden. Auf der reinen Cr2O3(0001)-Oberfläche konnte nach der Pyrolyse des Azomethans in der Gasphase im Thermodesorptionsspektrum die Entwicklung von Methan bei höheren Temperaturen festgestellt werden. Leider war es nicht möglich, diese Spezies schwingungsspektroskopisch eindeutig zu identifizieren, da bei der Pyrolyse des Azomethans immer ein nicht zu vernachlässigender Anteil unzersetzt zur Oberfläche gelangte und Zuordnung der Schwingungsbanden schwierig machte. Molekular adsorbiertes Azomethan zersetzt sich auf dem Palladium unter Spaltung der N-N-Bindung. Die dabei gebildeten -NCH3-Gruppen werden dehydrogeniert. Nach der Desorption von H2 und HCN bleibt schließlich Kohlenstoff zurück. Bei der Spaltung des auf den Palladiumpartikeln adsorbierten Methyliodids entstehen Methylgruppen, die zum Teil unter Disproportionierung als Methan desorbieren. Neben diesen bei Temperaturen bis 200 K stabilen Spezies, konnten noch weitere Methylgruppen identifiziert werden, die bis 550 K auf der Oberfläche verbleiben. Eventuell handelt es sich dabei um Methoxy-Gruppen, die durch einen "spill-over" der Methylgruppen von den Palladiumpartikeln auf die Oxidoberfläche gebildet wurden.A single crystalline Cr2O3(0001)-surface was examined by vibrational spectroscopic methods. Using electron energy loss spectroscopy a new "microscopic" surface phonon could be identified which is strongly localized at the surface. The growth of palladium on the Cr2O3(0001)-surface was investigated applying infrared spectroscopy of the probe molecule CO. The growth behaviour could be influenced by the preparation conditions. At a substrate temperature of 90 K the palladium almost grows in a layer-by-layer mode and develops flat islands. At 300 K larger three-dimensional aggregates are formed. The particles prepared at 90 K are less crystalline. Annealing them up to 400 K they rearrange and become ordered. Between 600 and 700 K the palladium atoms start to diffuse into the oxide film until at 1000 K no more palladium can be found at the surface. CO2 is bound very weakly on the particles. The axis of the molecule is aligned almost parallel to the surface. A dissociation of CO2 on the palladium particles can be excluded. The interaction of methane and ethane with the palladium particles is very weak. Only at higher partial pressures of ethane hydrogen fragments can be identified on the surface after a reaction at 300 K. Probably ethylidine groups have developed which are dehydrogenated when the sample is annealed. Finally, only carbon remains on the surface. In the thermal desorption spectrum of pyrolyzed azomethane adsorbed on the clean Cr2O3(0001)-surface the production of methane can be observed at higher temperatures. Unfortunately, it was not possible to identify this species clearly by vibrational spectroscopy since during the pyrolysis of azomethane a non-negligible fraction reached the surface without being decomposed. This complicates an assignment of the absorption bands. Molecularly adsorbed azomethane decomposes on the palladium particles by first cleaving the N-N-bond. The -NCH3-groups which are formed in this process are dehydrogenated. After the desorption of H2 and HCN finally carbon remains. The reaction of methyl iodide adsorbed on the palladium particles leads to the formation of methyl groups, which partially desorb as methane, undergoing disproportionation. Apart from these species, stable at temperatures below 200 K, further methyl groups could be identified, which remain on the surface up to 550 K. Perhaps these are methoxy groups which are formed by a "spill-over" of methyl groups from the palladium particles to the oxide surface

CO2 adsorption on Na precovered Cr2O3(0001)

CO2 adsorption and reaction on Cr2O3(0001) is considerably modified by the presence of Na on the surface. Depending on Na coverage, different modes of interaction and reaction have been observed. At low coverage Na adsorbs by transferring an electron to the Cr2O3(0001) surface. In this case, the formation of bent CO2- (carboxylate) can be observed similar to what was observed for the clean Cr2O3(0001) surface [see Surf. Sci. 421 (1999) 176]. Distinct differences with respect to physisorbed CO2 are identified. CO2 desorbs as an intact molecule from the Na-covered surface at temperatures higher than that found for the clean surface. NaCO2 salts form and also Na2CO3 can be observed. Carbonate forms via disproportionation of two CO2 molecules into carbonate and CO with the latter being released into the gas phase. The intermediate formation of an oxalate species, its geometry on the surface, and CO2-. CO2 solvation are discussed