The effect of crack interaction on the critical stress for fracture propagation in brittle materials

Summary An analytical solution is found for the stress needed for catastrophic crack propagation, by means of a model of a solid with interacting, uniformly distributed microcracks. From the experimental data for Westerly granite is is shown that the classical single-crack model may be considered a fair approximation for most purposes.

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Riassunto Si trova una soluzione analitica dello sforzo necessario per il verificarsi della propagazione catastrofica di fratture partendo da un modello di solido reale con microfratture uniformemente distribuite ed interagenti. Usando i dati sperimentali per il granito Westerly si mostra che il modello classico a frattura singola può essere considerato una buona approssimazione per molti scopi.

     

An analysis by ARMA stochastic processes of the daily average temperatures collected during 1984 in Udine and Lignano Sabbiadoro

Summary The daily average air temperatures collected during 1984 in Udine and Lignano are studied using stochastic processes. In order to obtain the seasonal component, a computational method has been developed involving the Fourier expansion, while the study of the stationary residual series is carried out by means of ARMA recursive filters. It was found that an autoregressive model of the third order represents the residual data fairly well. This method may also be applied to other meteorological parameters with significant frequencies and with a time behaviour which can be made stationary at least in the wide sense. This work was carried out in the scope of the MICMET program which is aimed at obtaining a detailed analysis of micrometeorological phenomena in the region of Friuli-Venezia Giulia.

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Riassunto La temperatura media giornaliera misurata a Udine e Lignano Sabbiadoro durante il 1984 è analizzata usando la tecnica dei processi stocastici. La stima della componente stagionale è rappresentata dall'armonica fondamentale dello sviluppo in serie di Fourier che, in media, ricopre oltre il 90% della varianza totale. Le serie residue, ottenute sottraendo la componente stagionale, sono studiate con le tecniche dei filtri ricorsivi lineari di tipo ARMA. Un modello stocastico autoregressivo del terzo ordine, AR(3), è risultato il piú adatto a rappresentare le serie residue stazionarie. Si danno ampi dettagli del metodo in quanto può essere generalmente impiegato per lo studio di altre grandezze meteorologiche che presentano frequenze significative e un andamento temporale che può essere reso stazionario almeno in senso lato. Questo lavoro è stato eseguito nell'ambito del progetto MICMET che è finalizzato a ottenere una dettagliata analisi dei fenomeni micrometeorologici nella Regione Friuli-Venezia Giulia.

     

A horizontal pendulum tiltmeter with digital recording system

Summary A horizontal pendulum tiltmeter with digital recording system, particularly in order to monitor preseismic and postseismic crustal deformations, has been realized at the Physics Department of the University of Rome ?La Sapienza?. The entire equipment consists of two tilt sensors, an electronic package and an automatic calibration system. The tilt sensors have been realized making use of materials with low value of the coefficient of linear expansion to ensure their stability. The pendulums can easy work at a free period up to 20 s, which corresponds to a resolution of 0.05 μrad. The electronic circuits have been made with components of low current drain in order to ensure a wide endurance, also with battery feed only. The output data are collected periodically by means of a portable computer. The system can work on line, too.

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Riassunto Presso il Dipartimento di Fisica dell'Università ?La Sapienza? di Roma è stato realizzato un nuovo inclinometro a pendolo orizzontale con sistema di acquisizione digitale dei dati, che ha lo scopo di studiare le deformazioni crostali presismiche e postsismiche. L'intero dispositivo consta di due sensori, di un package elettronico e di un sistema automatico di taratura. I sensori sono stati realizzati utilizzando materiali a basso coefficiente di dilatazione termica per assicurare loro una buona stabilità. I pendoli possono lavorare facilmente con un periodo proprio fino a 20 s, che corrisponde ad una risoluzione di 0.05 μrad. I circuiti elettronici sono stati realizzati con componenti a basso consumo di corrente in modo da garantire una grande autonomia di funzionamento, anche con alimentazione a batterie. I dati acquisiti dal sistema vengono prelevati periodicamente per mezzo di un computer portatile. Il sistema può lavorare anche on-line.

     

Neutron excitation of landau and collective modes in a magnetized plasma

Summary The response function for magnetic neutron scattering off electrons forming a one-component plasma, or jellium model, subject to a steady magnetic field, is calculated in the semi-classical limit in which Boltzmann statistics apply to the electron states. A complete expression for the response of an ideal plasma is given in a compact, closed form, amenable to numerical investigation, and including the dependence on electron parameters such as effective mass and gyromagnetic ratio. Effects due to the Coulomb interaction are discussed within the limitations of the random phase approximation. The theoretical results are used to predict the conditions that must obtain for the observation of neutron excitation of Landau and collective modes.

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Riassunto La funzione di risposta per lo scattering magnetico dei neutroni dagli elettroni che forma un plasma ad un componente, o modello di jellio, soggetto ad un campo magnetico fisso, è calcolata nel limite semiclassico nel quale la statistica di Boltzmann si applichi agli stati elettronici. Si dà un’espressione completa per la risposta di un plasma ideale in una forma compatta e chiusa adatta alla ricerca numerica e che include la dipendenza dai parametri elettronici come la massa efficace ed il rapporto giromagnetico. Si discutono gli effetti dovuti all’interazione di Coulomb entro i limiti dell’approssimazione di fase random. I risultati teorici sono usati per prevedere le condizioni che devono essere ottenute dall’osservazione dell’eccitazione dei neutroni di Landau e dei modi collettivi.

     

High-energy gravitational antennas: A theoretical approach

Summary Devices exploiting nuclear resonances are believed to be very promising in detecting weak gravitational-wave perturbations. The main difficulty with these systems is that the high-energy photons which induce the nuclear transitions need to travel over distances comparable with the gravity wave wave-lengths (∼100 km) in order to lead to the absorption the largest frequency shift, due to gravitational radiation. Here we show that, if these high-energy photons are not produced by nuclear de-excitation, but by inverse Compton scattering of laser light with ultrarelativistic electrons, a deviation from the resonant frequencies of the order of the gravity wave amplitude is still attained without the photon travel time being comparable with the gravitational-wave periods.

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Riassunto L'uso di apparati che sfruttano i processi di risonanza nucleare sembra essere promettente nella rivelazione delle onde gravitazionali. La difficoltà maggiore in questi apparati è che i fotoni di alta energia che inducono le risonanze devono viaggiare per distanze confrontabili con la lunghezza d'onda delle onde gravitazionali (∼100 km) per poter risentire della variazione di frequenza massima dovuta all'interazione con le onde gravitazionali. Qui si mostra che se questi fotoni di alta energia sono prodotti non dalla diseccitazione nucleare ma da urti Compton inverso di laser con particelle relativistiche, una deviazione dalla frequenza di risonanza dell'ordine dell'ampiezza delle onde gravitazionali è ottenuta senza che il tempo di volo dei fotoni sia confrontabile con il periodo delle onde gravitazionali stesse.

     

Response functions for cosmic-ray muons at various depths underground

Summary Response functions for underground muons are obtained by solving numerically the equations of hadronic cascades in the atmosphere, by assuming Feynman scaling for hadronic interactions over the whole energy region. For practical use of the response functions in cosmic-ray modulation study, calculations are made for various combinations of parameters such as zenith angle, atmospheric depth and muon threshold energy. The present response functions are consistent with cosmic-ray measurements and can be well utilized for the study on the cosmic-ray modulation.

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Riassunto Si ottengono funzioni di risposta per muoni sotterranei risolvendo numericamente le equazioni per le cascate adroniche nell'atmosfera, assumendo lo scaling di Feynman per interazioni adroniche nell'intera regione di energia. Per l'uso pratico di funzioni di risposta nello studio di modulazione dei raggi cosmici, si fanno calcoli per varie combicazioni di parametri come l'angolo di zenit, la profondità atmosferica e l'energia muonica di soglia. Le attuali funzioni di risposta sono coerenti con le misurazioni dei raggi cosmici e possono essere bene utilizzate per lo studio della modulazione dei raggi cosmici.

     

Electrostatic neutron-electron scattering

Summary We demonstrate that the electrostatic neutron-electron interaction, formed by the Schwinger and Foldy terms, leads to a cross-section in which the response function is the inverse dielectric function observed in X-ray scattering and electron loss experiments. The experimental conditions for scattering off the acoustic plasmon in metals are unobtainable at present and, at large scattering wave vectors, where the scattered intensity is proportional to the Compton profile, scattering is too weak to be useful. For intermediate scattering vectors, outside the first Brillouin zone, experimental restrictions are still severe although the experiment is feasible but we do not have relevant calculations of the dielectric function, for band structure models, from which to estimate the cross-section. Calculations available for the first Brillouin zone lead us to expect a significant and highly structured response.

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Riassunto Si dimostra che l’interazione elettrostatica neutrone-elettrone, formata dai termini, di Schwinger e Foldy, porta ad una sezione d’urto nella quale la funzione di risposta è la funzione dielettrica inversa osservata nella diffusione dei raggi X e negli esperimenti di perdita degli elettroni. Le condizioni sperimentali per lo scattering fuori dal plasmone acustico nei metalli sono al momento inottenibili e, per vettori d’onda di scattering molto grandi, in cui l’intensità di diffusione è proporzionale al profilo di Compton, la diffusione è troppo debole per essere utile. Per vettori di diffusione intermedi, fuori dalla prima zona di Brillouin, le restrizioni sperimentali sono aconra notevoli anche se l’esperimento è, fattibile, ma non abbiamo calcoli rilevanti della funzione dielettrica, per modelli di struttura di banda, dai quali calcolare la sezione d’urto. I calcoli utilizzabili per la prima zona di Brillouin portano ad attendersi un responso significativo e altamente strutturato.

     

Hydraulic simulation of negatively buoyant plumes

Summary The results of a hydraulic simulation of denser-than-air plumes in a neutral atmosphere are presented and discussed. The behaviour of these amission is of particular practical interest in connection with problems of geothermal drilling. The experimental data, concerning the height and the horizontal distance from the source of the maximum plume rise, as well as the distance where the plume touches ground, were compared with simple analytical formulae available in the literature. It was found that plume rise is described with sufficient accuracy by Meroney's model; for touchdown distance an empirical formula, obtained fitting the data from the present experiment, is proposed. It was seen, moreover, that in the examined range of variability of the emission parameters the best value to be adopted for the entrainment coefficient is β=0.4.

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Riassunto Si presentano e discutono i risultati di uno studio in vasca idraulica del comportamento in atmosfera neutra di getti piú densi dell'aria, di particolare interesse in relazione a problemi di perforazione di pozzi geotermici. I dati sperimentali, riguardanti il massimo sovrainnalzamento dei pennacchi, la distanza orizzontale dalla ciminiera a cui tale massimo viene raggiunto, nonché la distanza alla quale il pennacchio ricade al suolo, sono stati confrontati con semplici formule analitiche reperibili in letteratura. Si è trovato che il ?plume rise? è descritto con sufficiente accuratezza dal modello di Meroney, mentre per la distanza di ricaduta si propone una formula empirica ottenuta per interpolazione dei dati di questo esperimento. Si è visto inoltre che nell'intervallo qui esaminato di variabilità dei parametri di emissione il valore piú opportuno da assegnare al coefficiente di ?entrainment? à β=0.4.

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Stochastic modelling of solar-radiation data

Summary Daily global solar-radiation sequences are studied for Italy. We show that the experimental data can be described as a first-order autoregressive stochastic process independent of locality or season: the only climatic information needed is the monthly average of the clearness index. We also show that the clearness index sequences can be transformed in sequences with normal distribution but with the same autocorrelation properties; it is then easy to construct synthetic sequences of radiation data with the same statistical properties as the real data, useful for performance prediction of solar systems.

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Riassunto Si analizzano le serie temporali dei valori giornalieriK _T (rapporto tra la radiazione solare globale su superficie orizzontale e la radiazione extra-atmosferica) per il territorio italiano. Si dimostra che i dati possono essere descritti con processi stocastici autoregressivi del primo ordine indipendentemente dalla località o stagione: la sola informazione necessaria è il valore medio mensile dei rapportiK _T . Si dimostra inoltre che le successioni dei valoriK _T possono essere trasformate in successioni con funzione di distribuzione normale e con le stesse caratteristiche statistiche di autocorrelazione dei dati originari; in tal modo è poi possibile costruire successioni di dati di radiazione, di lunghezza pari al numero di giorni in un mese e con le stesse proprietà statistiche dei dati sperimentali, utili per il calcolo delle prestazioni di sistemi solari.

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Conservation principles of the geophysical fluid dynamics for bounded basins

Summary The paper shows how a variety of quasi-geostrophic equations can be developed to obtain, in the oceanographic case, conservation principles consistently referred to bounded basins. Some unsatisfactory examples found in the literature are critically revisited.

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Riassunto Si mostra come una varietà di equazioni quasi-geostrofiche può essere elaborata in modo da ottenere, nel caso oceanografico, principi di conservazione coerentemente riferibili a bacini chiusi. Alcuni esempi tratti dalla letteratura che non soddisfano la precedente richiesta sono riesaminati criticamente.

     

Classificazione automatica delle conformazioni delle anse degli anticorpi

Sommario: I siti di legame con l'antigene degli anticorpi sono costituiti principalmente da sei anse, le RDC (Regioni determinante la complementarietà). La conformazione della catena principale di cinque di queste anse è descritta dal modello delle “strutture canoniche”, secondo il quale le catene principali di queste anse possiedono un repertorio di conformazioni limitato e discreto. Le conformazioni osservate per l'ultima ansa (RDC3 della catena pesante) sono molto più variabili, e qui ci limitiamo a distinguere fra le conformazioni di questa regione più vicine all'impalcatura. Dato il rapido aumento nella popolazione di strutture delle immunoglobuline nella banca dati, sarebbe utile avere un metodo automatico per identificare le strutture canoniche di un anticorpo. Abbiamo scritto un programma che accetta in entrata le coordinate di una struttura di un anticorpo, e assegna le strutture canoniche delle anse. Il programma utilizza (1) un insieme delle strutture di anticorpi conosciute e la definizione delle RDC in tutte queste strutture, e (2) le coordinate degli esempi che ci forniscono la definizione di ciascuna struttura canonica.

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Classificazione automatica delle conformazioni delle anse degli anticorpi

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Ricevuto il 10 Agosto 1999     

Local air circulations over a complex coastal site: a comparison among field surveys, hydraulic-and mathematical-model data

Summary The local air circulations over the La Spezia complex coastal site have been studied 1) with a series of field surveys; 2) by means of a scale model in the hydrodynamic channel and 3) by applying a Gaussian mathematical model. We present the conclusions of a comparison among the data of the three independent and complementary methods, relative to their respective degrees of confidence and completeness both for aerology and pollution behaviour. The main results are the following: 1) the hydraulic and mathematical models give fairly concording previsions, 2) the first one of them showed to be a powerful technique in planning studies of complex sites.

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Riassunto Sono state studiate le circolazioni atmosferiche locali sul sito costiero complesso di La Spezia 1) con una serie di campagne sperimentali, 2) mediante simulazione fisica su modello in vena idraulica e 3) con l'applicazione di un modello matematico gaussiano. Sono qui presentati e discussi i risultati del confronto fra i dati forniti da questi metodi di indagine indipendenti e complementari in termini digrado di attendibilità e di completezza, sia per l'aerologia del sito sia per il comportamento in esso degli inquinanti. Ne risulta essenzialmente che 1) i modelli idraulico e matematico forniscono previsioni generalmente ben concordanti, 2)il primo può essere proficuamente utilizzato per studi riguardanti siti complessi.

     

Prediction of the ground motion in Italy: a preliminary attempt

Summary The strong-motion accelerograms written by moderate and strong earthquakes occurring in Central Italy in recent years have been used to estimate physical quantities characterizing the spectrum of motion in the band of engineering interest (0.1 Hz≲f≲20 Hz). The source, propagation and site response parameters obtained in these analyses have therefore been employed to check if theoretical models may be used to correctly predict the trend of the peak values of seismic excitationvs. earthquake size in the areas investigated. For the selected data set, representative of a seismotectonic environment generating earthquakes with prevalent normal faulting (up to a magnitudeM _l ∼7, at depths varying roughly from 5 to 15 km), the assumed spectral model allows successful statistical predictions showing that specific site response is the main factor responsible for the large fluctuations often observed in the data behaviour, at similar magnitudes and distances from focus.

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Riassunto Gli accelerogrammi registrati in occasione di terremoti da moderati a forti nell'Italia Centrale negli ultimi anni sono stati utilizzati per la stima delle grandezze fisiche che caratterizzano lo spettro del moto nella banda di interesse ingegneristico (0.1 Hz≲f≲20 Hz). La parametrizzazione ottenuta per descrivere, mediamente, i meccanismi della sorgente, della propagazione e degli effetti di sito è stata quindi usata per verificare se i modelli teorici possono essere utilmente usati per prevedere gli andamenti dei valori di picco del moto in funzione dell'entità del terremoto. Per i dati selezionati, rappresentativi di un ambiente sismotettonico in grado di generare terremoti con meccanismi prevalentemente distensivi (fino ad una magnitudoM _l ∼7, con profondità variabile all'incirca tra 5 e 15 km), il modello spettrale prescelto consente delle previsioni soddisfacenti da un punto di vista statistico, mostrando che la specifica risponsta dei siti è probabilmente il fattore che provoca le sensibili fluttuazioni spesso osservate per i valori di picco del moto, anche a parità di magnitudo e distanza dal fuoco.

     

Profiles of dislocation images in Si by scanning microscopy in EBIC. Dependence on the space charge cylinder radius

Summary This paper deals with a mathematical procedure for the calculation of EBIC profiles, accounting for the space charge cylinders around the dislocations. On the basis of the relative results the experimental data, regarding the temperature and resistivity effects on the contrast of the dislocation images, are interpreted in terms of perturbations of the equilibrium statistics of occupation of the dangling bonds along dislocations.

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Riassunto In questo articolo si espone un procedimento matematico per il calcolo di profili EBIC, che prende in considerazione i cilindri di carica spaziale presenti attorno alle dislocazioni. Alla luce dei risultati ottenuti, i dati sperimentali relativi agli effetti di temperatura e resistività sul contrasto delle immagini delle dislocazioni sono interpretati in termini di perturbazione delle condizioni di equilibrio della statistica di occupazione dei ?legami disponibili? presenti lungo le dislocazioni.

     

Atmospheric tides and periodic variations in the precipitation field

Summary The analysis of daily precipitation data at many weather stations in Alpes and Po Valley gives evidence of a “tidal” influence from luni-solar gravitational fields. Periodicities in the 13–15 and 27–30 day time interval have been frequently extracted from data series (ENEL data: 1970–1981 years; SMR data: 1961–1980 years), by using distinct methods. The tidal influence does not appear to be strictly constant with time, as the possible result of a modulation effect of luni-solar cycles having similar periods. Time variations of daily precipitation data as a function of some particular cycles show that gravitational tides affect heavy rainfalls more than mean precipitation values. The different contribution of “semi-monthly” oscillations with season underlines a more distinguishable regime of vertical motions in Winter with respect to Summer. In investigating joint effects of different luni-solar components, the inverse Fourier transform method points out superimposed influences in correspondence to some years (1966 and 1976), climatologically very interesting, and this might assist in the previsional studies of extreme precipitation.

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Riassunto I risultati delle analisi dei dati giornalieri di precipitazione, raccolti presso molte stazioni dell'arco alpino e della pianura padana (dati ENEL: anni 1970–1981 e dati SMR: anni 1961–1980) mettono in mostra un'influenza ?mareale? dei campi gravitazionali luni-solari. Anche utilizzando metodi distinti, è solitamente evidenziata la presenza di componenti periodiche nelle finestre temporali di 13–15 e 27–30 giorni. L'effetto mareale non appare rigidamente costante nel tempo, potendo risultare dalla modulazione di cicli luni-solari aventi periodi simili. Le variazioni nel tempo dei dati giornalieri di precipitazione in funzione di alcuni cicli particolari mostrano che l'influenza mareale ha un effetto maggiore sulle precipitazioni piú forti che non sui valori medi di precipitazione. Il diverso contributo di componenti ?semi-mensili? con la stagione sta ad indicare che l'azione di marea è meglio identificabile in inverno che non in estate. Nelle indagini sugli effetti congiunti di differenti componenti luni-solari, il metodo dell'antitrasformata di Fourier rivela influenze sovrapposte nel campo delle precipitazioni soprattutto in corrispondenza di alcuni anni particolarmente interessanti sotto il profilo climatologico (anni 1966 e 1976), e in tal senso questo metodo può essere utile in studi previsionali delle precipitazioni piú forti.

     

Nonadiabatic effects in auger-induced ionic desorption

Summary The Knotek-Feibelman mechanism of desorption is analysed in the context of a microscopic dynamical theory that has been proposed recently for closed-band systems. To understand the physical contents of the general equations, the probabilityP of ionic desorption is derived analytically in several selected model situations as a function of the characteristic desorption timet _o. Although typicallyt _o is quite long compared to the inverse level widthW _B ⁻¹, the results show very significant deviations from the limit of small velocities. This is due to the fact thatP is not primarly determined by the level width, but by the structures, like peaks and singularities, that are contained in the two-hole continuum. Such features, that are completely missed in the traditional approach that represents the continuum by a Lorentzian, are naturally enbodied in the present theory. They may originate from the position of the adatom energy level ɛ relative to the substrate band and/or by hole-hole correlation. When split-off localized states arise,P may become comparable with unity even in the limit of small velocities, giving raise to the Knoteck-Feibelman reneutralization bottleneck; however, this is not the case when the localized states are readsorbed by the continuum in the course of desorption. An explicit example of this behaviour is given. On the other hand, when ions desorb from ionic crystals with a large Madelung energy, the bond-breaking process may approach the sudden limit. A strongly nonadiabatic behaviour is then predicted, including a correlation-induced enhancement ofP by several orders of magnitude, even in bandlike situations. This rapid variation leads to suggestions for a new experiment that should enable us to see the effects of a fine tuning of the electronic parameters.

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Riassunto Il meccanismo di Knotek e Feibelman di desorbimento è studiato nel contesto di una teoria quantistica dinamica che è stata recentemente proposta ed è applicabile al caso di sistemi con bande chiuse. Al fine di mettere in luce il contenuto fisico delle equazioni generali, si sono scelte alcune situazioni modello per le quali si è ottenuta analiticamente la dipendenza della probabilitàP di desorbimento ionico dal tempo caratteristico di desorbimentot _o. Benchè tipicamentet _o risulti molto piú lungo della larghezza inversaW _B ⁻¹ del livello, i risultati dimostrano cheP può deviare in modo molto significativo dal limite di velocità basse. Infatti,P è determinato principalmente non dalla larghezza del livello, ma dalle strutture (picchi e singolarità) che sono contenute nel continuo. Questi aspetti sono ignorati completamente nell'approccio consueto, che rappresenta il continuo con una lorentziana, ma sono inclusi in questa teoria in modo naturale. Una possibile origine di strutture nel continuo è rappresentata da una posizione del livello eccentrica rispetto alla banda del substrato; un'altra, dalla correlazione buca-buca. Se ne risultano stati disereti isolati dal continuo,P può essere dell'ordine dell'unità anche nel limite di velocità basse, e questo è appunto il ≪collo di bottiglia≫ che impedisce la rineutralizzazione secondo Knotek e Feibelman; questo non avviene, però, se lo stato discreto è riassorbito dal continuo nel corso del desorbimento. Di tale fenomeno è fornito un esempio esplicito. D'altra parte, quando gli ioni desorbono da cristalli ionici con un'elevata energia di Madelung, il processo di rottura del legame può avvicinarsi al limite repentino. La teoria allora predice un comportamento fortemente non adiabatico, in cuiP è accresciuta di ordini di grandezza dagli effetti di correlazione, anche in situazioni in cui lo spettro è di tipo banda. Questa rapida variabilità diP porta a suggerimenti utili per verificare, con un nuovo esperimento, gli effetti di piccoli aggiustamenti dei parametri elettronici.

     

Experimental structure factor of liquid mercury by neutron diffraction

Summary The experimental determination of the static structure factor of liquid mercury at room temperature has been done by employing a neutron beam from a steady source (Triga reactor at Casaccia, Rome). The anomalous behaviour of the structure factor has been found enough in agreement with previous X-ray measurements. The present data have been used to test a potential function including Friedel oscillations, by a Monte Carlo simulation.

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Riassunto Il fattore di struttura statico del mercurio liquido è stato misurato a temperatura ambiente per mezzo della diffrazione di neutroni termici. L'esperimento è stato realizzato presso la sorgente continua della Casaccia (Reattore Triga, Casaccia, Roma). Il comportamento anomalo del fattore di struttura, trovato in esperimenti di diffrazione di raggi X, è confermato dalla presente misura di neutroni. I dati sperimentali sono stati usati per verificare l'ipotesi di un potenziale interatomico contenente le oscillazioni di Friedel. I risultati di una simulazione Monte Carlo sono presentati.

     

Spatial and temporal plasma inhomogeneity effects on the luminescence of highly excited GaAs/AlGaAs multiple quantum well structures

Summary The effects on the luminescence lineshape of the spatial and temporal inhomogeneities of the electron-hole plasma generated by strong laser pulses in GaAs/AlGaAs multiple quantum well structures are experimentally investigated. It is found that inhomogeneities strongly affect the luminescence spectra and must be taken into account for a correct interpretation of the experimental data. The lineshape of the luminescence spectra is analysed using a statistical model that includes, in a simple way, the spatial and temporal inhomogeneities of the laser pulses used for excitation. A fair agreement is obtained with the experimental data; at the same time the values of the fit parameters turn out to be rather sensitive to the model assumed for describing the inhomogeneities. Therefore, caution has to be used when inferring plasma properties, such as the carrier density and temperature, from a lineshape analysis.

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Riassunto Si presenta, in questo lavoro, uno studio sperimentale degli effetti delle disomogeneità spaziali e temporali nei plasmi di elettroni e lacune generati da impulsi laser potenti in strutture a buche quantiche di GaAs/AlGaAs. Si trova che tali disomogeneità modificano fortemente gli spettri di fotoluminescenza e devono quindi essere considerate per una corretta interpretazione dei dati sperimentali. La forma di riga degli spettri di luminescenza viene analizzata mediante un modello statistico che include, in modo semplice, le disomogeneità spaziali e temporali degli impulsi laser usati per l’eccitazione. Si ottiene un accordo soddisfacente con i dati sperimentali e si trova che i valori dei parametri ottenuti dal fit dipendono in modo sensibile dal modello assunto per la descrizione delle disomogeneità. Grande cautela deve essere quindi usata nel dedurre le proprietà del plasma fotogenerato a partire da una analisi delle forme di riga.

     

A class of integral formulations of the Helmholtz equation for an inhomogenous medium

Summary It is shown how the Helmholtz equation (and, as a particular case, the Laplace equation) for an inhomogenous medium can be transformed into several integral formulations. Thus the already known formulations, used in numerical studies of wave diffraction by harbours and islands, are seen in the context of a more general theory.

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Riassunto Si mostra come l'equazione di Helmholtz (e come caso particolare l'equazione di Laplace) per un mezzo inomogeneo può essere trasformata in forma integrale in diversi modi. Così le formulazioni già note, usate nello studio numerico della diffrazione di onde da parte di isole o porti, sono viste nel contesto di una teoria più generale.