Système d'asservissement de SPIOMM : implantation et caractérisation du nouveau système d'asservissement et application à la nébuleuse du Crabe

La spectrométrie par transformée de Fourier (STF) dans le visible est sur le point de percer en instrumentation astronomique grâce au nouveau Spectromètre Imageur de l'Observatoire du mont Mégantic (SpIOMM). Cet appareil a connu plusieurs phases de développement et de conception avant de devenir pleinement fonctionnel. Le sujet du présent projet consiste en la dernière phase de développement de SpI OMM, soit l'implantation d'un nouveau système d'asservissement en angle des miroirs de l'interféromètre de type Michelson. En effet, cet interféromètre est très sensible aux conditions environnantes et il est primordial de s'assurer que l'angle de désalignement est inférieur à 1 Jlrad pour maximiser et garder constante l'efficacité de modulation de la cavité interférométrique durant toute la prise de mesure, qui peut s'étirer jusqu'à toute une nuit. L'instrument étant désormais fonctionnel, des observations au télescope furent possibles dès juin 2007. Une fois la fiabilité de l'appareil confirmée par plusieurs mesures réussies, la mesure du champ de vitesse de la nébuleuse du Crabe fut entreprise. Le défi de cette étude consiste à bien identifier les raies nébulaires puisque la structure en expansion très rapide est sujette à un fort décalage Doppler et donc à un chevauchement des spectres provenant des différentes structures. En plus de pouvoir résoudre chaque structure physique de Ml , ce projet a rendu possible la mesure des rapports de raies [NII]/Hα, [SII]/ Hα et [SIl] [lambda]6717 / [SIl] [lambda]6731. Ces cartes tridimensionnelles encore jamais obtenues pour MInous renseignent sur le processus d'émission de la lumière (radiatif ou collisionnel), sur sa densité électronique et sur sa dynamique d'expansion. Principalement, ces cartes ont confirmé l'asymétrie nord-ouest/sud-est déjà perçue dans la littérature à partir de la membrane pour le filament nord/ouest

Ab initio Derivation of Low-Energy Hamiltonians for Systems with Strong Spin-Orbit Interaction and Its Application to Ca5Ir3O12

We present an ab initio derivation method for effective low-energy Hamiltonians of material with strong spin-orbit interactions. The effective Hamiltonian is described in terms of the Wannier function in the spinor form, and effective interactions are derived with the constrained random phase approximation (cRPA) method. Based on this formalism and the developed code, we derive an effective Hamiltonian of a strong spin-orbit interaction material Ca5 Ir3 O12. This system consists of three edge-shared IrO6 octahedral chains arranged along the c axis, and the three Ir atoms in the ab plane compose a triangular lattice. For such a complicated structure, we need to set up the Wannier spinor function under the local coordinate system. We found that a density-functional band structure near the Fermi level is formed by local dxy and dyz orbitals. Then, we constructed the ab initio dxy/dyz model. The estimated nearest-neighbor transfer t is close to 0.2 eV, and the cRPA on-site U and neighboring V electronic interactions are found to be 2.4–2.5 eV and 1 eV, respectively. The resulting characteristic correlation strength defined by (U−V)/t is above 7, and thus this material is classified as a strongly correlated electron system. The on-site transfer integral involved in the spin-orbit interaction is 0.2 eV, which is comparable to the on-site exchange integrals ∼0.2 eV, indicating that the spin-orbit-interaction physics would compete with the Hund physics. Based on these calculated results, we discuss possible rich ground-state low-energy electronic structures of spin, charge, and orbitals with competing Hund, spin-orbit, and strong-correlation physics

Théorie de champ moyen dynamique pour les systèmes inhomogènes

La théorie de champ moyen dynamique sur amas (CDMFT : cluster dynamical mean-field theory) est une méthode systématique qui permet de calculer le comportement des électrons dans un cristal tout en tenant compte de l’interaction de Coulomb écrantée entre les électrons, ainsi que de l’interaction d’échange effective à courte portée. Pour simuler l’effet d’un réseau infini, cette méthode nécessite une condition de périodicité, valable lorsqu’il y a invariance par translation. Lorsque l’invariance par translation n’est pas préservée, il faut relaxer cette contrainte. Nous présentons ici deux méthodes qui peuvent être employées en combinaison avec la CDMFT pour simuler numériquement des systèmes inhomogènes avec interactions électroniques. La première méthode est la théorie des couches dynamiques (DLT : dynamical layer theory). Elle permet d’analyser des interfaces de matériaux en couches fortement corrélés tels que les cuprates. Nous appliquons cette méthode à une jonction p-n d’isolants de Mott dopés et nous trouvons une phase nouvelle, soit une zone d’appauvrissement de Mott due à la redistribution de charges près de l’interface. La deuxième méthode est la CDMFT inhomogène (I-CDMFT). Elle est une extension naturelle de la CDMFT et permet de considérer des systèmes beaucoup plus gros en agençant plusieurs petits amas que nous pouvons résoudre en diagonalisation exacte. Nous appliquons cette méthode à l’étude du magnétisme émergeant près d’une impureté non magnétique dans le graphène. Nous trouvons une phase localement antiferromagnétique ayant un spin net de 1/2 dans la limite où le potentiel de l’impureté est fort.Cluster dynamical mean-field theory (CDMFT) is a systematic method to study the behaviour of electrons in a crystal while taking into account the screened Coulomb interaction between electrons and the effective short-range exchange interactions. In order to correctly simulate the effect of an infinite lattice, this method relies on periodic boundary conditions, which is only valid when translational invariance is preserved. When translational invariance is not preserved, this constraint must be relaxed. We present here two methods that can be used along with CDMFT to simulate inhomogeneous systems with electron-electron interactions. The first method is the dynamical layer theory (DLT). It can correctly simulate interfaces of strongly correlated layered material like the cuprates. We apply this method to a p-n junction of doped Mott insulators and we find a Mott depletion layer near the interface caused by charge redistribution. The second method is inhomogeneous CDMFT (I-CDMFT). In this method, we tile different clusters that are small enough to be solved by exact diagonalization in order to simulate larger systems. We apply this method to the magnetism that appears around a non-magnetic impurity in graphene. We find a local antiferromagnetism with a total spin of 1/2 when the impurity potential is strong

Data associated with "Information-theoretic measures of superconductivity in a two-dimensional doped Mott insulator"

datasets and codes used in analysis of "Information-theoretic measures of superconductivity in a two-dimensional doped Mott insulator

DOI estimation through signal arrival time distribution: a theoretical description including proof of concept measurements

The challenge to reach 10 ps coincidence time resolution (CTR) in time-of-flight positron emission tomography (TOF-PET) is triggering major efforts worldwide, but timing improvements of scintillation detectors will remain elusive without depth-of-interaction (DOI) correction in long crystals. Nonetheless, this momentum opportunely brings up the prospect of a fully time-based DOI estimation since fast timing signals intrinsically carry DOI information, even with a traditional single-ended readout. Consequently, extracting features of the detected signal time distribution could uncover the spatial origin of the interaction and in return, provide enhancement on the timing precision of detectors. We demonstrate the validity of a time-based DOI estimation concept in two steps. First, experimental measurements were carried out with current LSO:Ce:Ca crystals coupled to FBK NUV-HD SiPMs read out by fast high-frequency electronics to provide new evidence of a distinct DOI effect on CTR not observable before with slower electronics. Using this detector, a DOI discrimination using a double-threshold scheme on the analog timing signal together with the signal intensity information was also developed without any complex readout or detector modification. As a second step, we explored by simulation the anticipated performance requirements of future detectors to efficiently estimate the DOI and we proposed four estimators that exploit either more generic or more precise features of the DOI-dependent timestamp distribution. A simple estimator using the time difference between two timestamps provided enhanced CTR. Additional improvements were achieved with estimators using multiple timestamps (e.g. kernel density estimation and neural network) converging to the Cramér–Rao lower bound developed in this work for a time-based DOI estimation. This two-step study provides insights on current and future possibilities in exploiting the timing signal features for DOI estimation aiming at ultra-fast CTR while maintaining detection efficiency for TOF PET

Media 3: Whispering gallery mode sensing with a dual frequency comb probe

Originally published in Optics Express on 30 January 2012 (oe-20-3-3066

Media 2: Whispering gallery mode sensing with a dual frequency comb probe

Originally published in Optics Express on 30 January 2012 (oe-20-3-3066