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.

     

The fully relativistic dielectric tensor for electron cyclotron interaction in a Maxwellian plasma

Summary A thorough analytical and numerical study of the fully relativistic dielectric tensor relevant to the electron cyclotron propagation and absorption in a Maxwellian plasma is presented for arbitrary values of the wave refractive index parallel to the equilibrium magnetic field. Both the Hermitian and the anti-Hermitian part are calculated relativistically and, in particular, as for the anti-Hermitian part, the finite Larmor radius effects are accounted for to any order. Limiting forms are obtained along with a detailed numerical comparison with the nonrelativistic form.

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Riassunto Si calcola, sia analiticamente che numericamente, il tensore dielettrico completamente relativistico di rilevanza nella propagazione e nell'assorbilnento ciclotronico elettronico in un plasma maxwelliano, per valori arbitrari dell'indice di rifrazione parallelo al campo magnetico di equilibrio. Si tien conto degli effetti relativistici sia nella parte Hermitiana che nella parte anti-Hermitiana, in questa ultima pure gli effetti di raggio di Larmor finito sono inclusi a tutti gli ordini. Si ottengono e si discutono limiti significativi e si presenta un dettagliato confronto numerico con la forma non relativistica del tensore dielettrico.

     

Electrohydrodynamic stability of a fluid layer. Effect of a tangential periodic field

Summary The electrohydrodynamic stability of a fluid layer influenced by a periodic tangential electric field is studied. The model allows for general forms of deformations of the interface. Two simultaneous ordinary differential equations of Mathieu type are obtained. The coupled equations are solved by the method of multiple-scale perturbations for small electric-field amplitude and stability conditions are discussed. It is found that the tangential field has a stabilizing effect except at resonance points. Graphs are drawn to illustrate the resonance regions in a parameter space. The tangential periodic field cannot stabilize a system which is unstable under a constant electric field.

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Riassunto Si studia la stabilità elettrodinamica di una strato fluido influenzato da un campo elettrico tangente periodico. II modello tien conto delle forme generali di deformazioni dell’interfaccia. Si ottengono due equazioni simultanee differenziali ordinarie del tipo di Mathieu. Le equazioni accoppiate sono risolte col metodo delle perturbazioni su scala multipla per piccola ampiezza di campo, elettrico e si dicutono le condizioni di stabilità. Si è trovato che il campo tangente, ha un effetto stabilizzante eccetto nei punti di risonanza. I grafici sono fatti per illustrare le regioni di risonanza in uno spazio di parametri. Il campo periodico tangente non può stabilizzare un, sistema che è instabile in un campo elettrico costante.

     

The cyclical nature of the magnetic activity

Summary The magnetic activity recorded at Base Belgrano exhibits a well-defined cyclical nature. Active and quiet periods alternatively occur, forming sequences of daily cycles of magnetic activity. Each sequence of several days forms an active period, which overlaps with the epoch of a given polarity on the interplanetary magnetic field. Within the active periods two or more subperiods lasting about 5 days are regularly observed. These are particularly striking features. They indicate that geomagnetic activity, as observed at Belgrano, intrinsically depends on the reversals of the interplanetary magnetic field.

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Riassunto L'attività magnetica registrata a Base Belgrano mostra una natura ciclica ben definita. Periodi attivi e periodi calmi si verificano alternatamente, formando sequenze di cicli giornalieri di attività magnetica. Ogni sequenza di molti giorni forma un periodo attivo, che si sovrappone con l'epoca di polarità data sul campo magnetico interplanetario. Nei periodi attivi si osservano regolarmente due o più sottoperiodi che curano circa 5 giorni e sono regolarmente osservati. Questi sono aspetti particolarmente interessanti. Essi indicano che l'attività geomagnetica, come osservata a Belgrano, dipende intrinsecamente dalle inversioni del campo magnetico interplanetario.

     

The origin of the solar system and stochastic electrodynamics

Summary The formulation of the magnetic field of rotating bodies, obtained within the framework of stochastic electrodynamics, and Hoyle's mechanism for the transfer of angular momentum are used in the proposed model of the origin of the solar system. The ensemble of numerical results obtained is in good agreement with observations.

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Riassunto La formulatione del campo magnetico dei corpi rotanti, ottenuta nell'ambito dell'elettrodinamica stocastica, e il meccanismo di Hoyle per il trasferimento del momento angolare si usano nel modello proposto dell'origine del sistema solare. L'insieme dei risultati numerici ottenuti è in buon accordo con le osservazioni.

     

Propagation of a transient electromagnetic disturbance in an inhomogeneous, collisional, Magnetized plasma

Summary The time response of an anisotropic, inhomogeneous magnetized plasma to a time-dependent externally applied electric field is studied. The plasma is considered as a conducting medium embedded in a static magnetic fieldB _o, with finite and constant parallel conductivity σ_∥ and normal conductivity σ_⊥ exponentially varying; a constant ion polarization conductivity (σ_pol) normal toB ₀ is also included. The driving termE ₀ is assumed to be normal to the ambient magnetic field, with a space dependence only in the (E ₀, B₀)-plane (two-dimensional case). The problem is treated as an initial (in time) and boundary (in space) value problem, and an analytic solution is obtained for the time response of the system to a unit step of electric field; the solution for any other driving field is then given via a convolution integral. This model can be used in particular to study the propagation through the ionosphere of ULF waves generated by the motion of an artificially created ion cloud in the upperF region. Moreover, the mathematical technique is rather general, so it may be used also for different plasma models.

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Riassunto Si presenta lo studio della risposta temporale (transitorio) di un plasma magnetizzato, anisotropo e inomogeneo ad un campo elettrico esterno impresso. Il plasma è trattato come un mezzo conduttore, immerso in un campo magnetico staticoB ₀, la cui conducibilità elettrica parallela al campo magnetico σ_∥ è costante, mentre la conducibilità normale σ_⊥ varia esponenzialmente nello spazio; si considera inoltre una conducibilità dovuta alla polarizzazione degli ioni (σ_pol) costante e normale aB ₀. Il campo impressoE ₀ è assunto normale al campo magnetico ambiente con dipendenza spaziale solo nel piano (E ₀, B₀) (caso bidimensionale). In queste ipotesi si perviene ad un problema ai valori iniziali e al contorno, e si deriva una soluzione analitica per la risposta transitoria del sistema ad un gradino di campo elettrico impresso; la soluzione per una qualsiasi funzione di campo applicato è data come integrale di convoluzione con la risposta al gradino. Questo modello può essere usato, in particolare, per studiare la propagazione attraverso la ionosfera di un'onda ULF generata dal moto di una nuvola ionica creata artificialmente nella parte superiore della regioneF. Un ulteriore interesse deriva dal fatto che, essendo la tecnica matematica utilizzata molto generale, questa può essere applicata pure a differenti modelli di plasma.

     

Computation of impurity Green’s functions in the tight-binding scheme

Summary A general method to calculate electronic Green’s functions in the tight-binding scheme is presented. The integrations are systematically reduced to the irreducible volume of the first Brillouin zone, so that a very short time is necessary for the computer’s work. The importance of symmetry planes, lines and points is stressed.

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Riassunto Si presenta un metodo generale per il calcolo delle funzioni di Green elettroniche nell’approssimazione degli elettroni fortemente legati. Le integrazioni sono sistematicamente ridotte al volume irriducibile della prima zona di Brillouin, in modo da ridurre notevolmente il tempo di calcolo. Si mette in risalto l’importanza di piani, linee e punti di simmetria.

     

Influence of electron coulomb interaction on the relaxation of the electrons in collision-dominated plasmas

Summary The temporal evolution of the electron energy distribution function (e.d.f.) in neon plasmas following a sudden change of the electric field has been calculated by solving the time-dependent Boltzmann equation either in the presence or in the absence of electron-electron collisions. The results show that the presence of e-e interaction does not strongly modify the global relaxation time of e.d.f., having, however, strong consequences on the early part of the e.d.f. evolution.

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Riassunto L'evoluzione temporale della funzione di distribuzione in energia degli elettroni in plasmi di neon, causata da variazioni istantanee del campo elettrico applicato, è stata calcolata risolvendo l'equazione di Boltzmann dipendente dal tempo sia in presenza sia in assenza delle collisioni elettrone-elettrone. I risultati mostrano che la presenza delle collisioni elettrone-elettrone non modifica fortemente il tempo globale di rilassamento, pur avendo forti conseguenze sull'evoluzione iniziale della funzione di distribuzione in energia degli elettroni.

     

A new type of multiplicative core selector for extensive air shower arrays

Summary We have developed a new type of core selector for extensive air shower arrays which is able to locate in a short time the axis for each individual shower event. Basically, the device consists in two plastic scintillators separated by a layer of lead where the large number of high-energy electrons, characteristic of the core region, undergoes multiplication. The theory of the device and some preliminary experimental results are presented.

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Riassunto Si è sviluppato un nuovo tipo di selettore dei nuclei per i sistemi di rivelatori degli sciami estesi dell'aria che è in grado di localizzare in breve tempo l'asse di ciascuno sciame. Fondamentalmente, l'apparato consiste di due scintillatori separati da uno strato di piombo in cui il gran numero di elettroni di alta energia, caratteristici della regione del nucleo, subisce la moltiplicazione. Si presentano i principi teorici dell'apparato ed alcuni risultati sperimentali preliminari.

     

Electron-molecule scattering processes

Summary The collisions of slow electrons (k ²<2 Ryd) with gaseous molecules provide a very powerful experimental tool for the study of molecular properties and for correlating their structural characteristics with the specific ways in which energy is exchanged and stored during each encounter between the impinging light charge and the various molecular degrees of freedom. In the present study a generalab initio approach is described for treating the various parts of the interaction occurring between the bound molecular electrons and those in the continuum of the probing beam. It is shown that the results found with this method are closely correlated with our knowledge of the molecular structure which thus bears great significance when interpreting collisional events involving simple molecular targets.

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Riassunto Le collisioni di elettroni lenti con molecole gassose forniscono un potente mezzo sperimentale per correlare specifiche proprietà molecolari con il comportamento dinamico del sistema e con i processi competitivi di deposizione selettiva di energia nei vari gradi di libertà molecolare. In questo studio si descrive un metodo completamente generale edab initio per trattare le varie componenti dell'interazione fra gli elettroni legati e quelli nel continuo del fascio incidente. Si mostra, per molecole polari come esempio iniziale, che tale metodo permette di correlare in modo chiaro le nostre conoscenze di struttura molecolare con il dettagliato comportamento dinamico del processo collisionale in questione.

     

Measurement of temperature distribution in thermocapillary instability

Summary We report the measurement of the temperature field inside a fluid layer with a free surface, heated from below, in the unstable regime (thermocapillary instability or Marangoni effect). The measurements have been done when the convective flow was time dependent. We show the evolution of the temperature spatial distribution in the periodic and biperiodic regimes. We also discuss the main differences of the temperature field between Rayleigh-Benard and Marangoni instabilities.

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Riassunto Si riporta la misura del campo di temperatura in uno strato di fluido scaldato dal di sotto e con una superficie libera nel regime instabile (instabilità termocapillare o effetto Marangoni). Le misure sono state effettuate quando il moto convettivo non era stazionario. L’evoluzione della distribuzione spaziale della temperatura è stata seguita nel regime periodico e biperiodico. Si discutono inoltre le prineipali differenze del campo di temperatura fra l’instabilità di Rayleigh-Benard e quella di Marangoni.

     

Critical behaviour of a class of Ornstein-Zernike systems on a lattice

Summary The critical behaviour of a class of Ornstein-Zernike systems,i.e. systems in which the direct correlation function has the range of the potential, is studied for a lattice gas with nearest-neighbour interaction. The generic critical behaviour is equal to that of the mean spherical model. The Percus-Yevick equation falls in a special class due to the vanishing of a suitable expansion coefficient at the critical point. This special class has classical (mean field) critical exponents but a non-classical and nonuniversal scaling function.

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Riassunto Si presenta lo studio del comportamento critico di una classe di sistemi Ornstein-Zernike (sistemi in cui la funzione di correlazione diretta ha il raggio d'azione del potenziale) nel caso di gas reticolare con interazione a primi vicini. L'analisi mostra che, in generale, il comportamento critico presentato da questa classe risulta uguale a quello del modello sferico. L'equazione di Percus-Yevick cade in una speciale sottoclasse a causa dell'annullarsi al punto critico di un particolare coefficiente di sviluppo. Questa sottoclasse speciale ha esponenti critici classici (campo medio), ma funzioni di scala non classiche e non universali.

     

Some effects of elastic prestress within the Earth

Summary A dynamical theory, regarding the superposition of small deformations upon large ones, is applied to the study of the prestress effects in an isotropic medium. The primary configuration is in a dynamic state and no assumption is made regarding the smallness of time derivatives of the displacement field. In this framework, a reciprocity theorem is derived and the representation theorem for the displacement field is obtained in terms of the Green's function. Body force equivalents are derived in terms of the discontinuity of the displacement across the fault surface. The ray theory is briefly reviewed and applied to the study of seismic-wave propagation in homogeneous isotropic media. The prestressed configuration in proximity of the fault surface is treated as a perturbation on seismic waves and its effects are found to be of first order in the perturbation at the origin. The wave front equation and the nodal-surface equation for compressional waves are derived and both are found to suffer significant changes due to the perturbation.

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Riassunto Ci si serve di una teoria dinamica della sovrapposizione di piccole deformazioni su deformazioni grandi per studiare gli effetti del presforzo in un mezzo isotropo. La configurazione primarie è in uno stato dinamico e non si fa alcuna ipotesi sul valore della derivata temporale del campo degli spostamenti. In questo ambito si ottiene il teorema di reciprocità ed il teorema di rappresentazione per il campo degli spostamenti in termini della funzione di Green. Si ottengono le forze di massa equivalenti in funzione della discontinuità dello spostamento attraverso la superficie di faglia. Si passa brevemente in rassegna la teoria, dei raggi e si applica allo studio della propagazione di onde sismiche in mezzi isotropi ed omogenei. La configurazione presforzata in prossimità della superficie di faglia è trattata come una perturbazione sulle onde sismiche e si trova che i suoi effetti sono del primo ordine nella perturbazione all'origine. Si ottengono l'equazioni per i fronti d'onda e per le superfici nodali nel caso delle onde di compressione e si trova che entrambe subiscono variazioni significative dovute alla perturbazione.

     

A linear investigation on separation in laminar and turbulent boundary layers over low hills and valleys

Summary Laminar and turbulent linear models of stratified flow over small-slope topography have been compared and used to estimate separation features for a single two-dimensional hill and for a valley made by a pair of hills. As far as single symmetric hills are concerned, the importance of the obstacle shape have been evidenced. For the near field, the local slope characteristic of the terrain profile are of overwhelming importance. For the two-hill case, the dependence of the separation site on valley width and stratification is very different for the two models. Ventilation in the valley is modulated by the ratio between the valley width and the buoyancy wave-length only in the laminar case, whereas the turbulent model does not show these features for the realistic roughness values considered here.

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Riassunto Si fa un confronto tra modelli linearizzati di flussi turbolenti e laminari su ostacoli bidimensionali con pendenze piccole, in varie condizioni di stratificazione. Tali modelli sono usati per stimare le condizioni di separazione per una collina o per una valle compresa tra due colline. Nel primo caso si è notata l'importanza della forma dell'ostacolo scelto. Le caratteristiche locali di pendenza della forma del terreno risultano determinanti per il campo di perturbazioni prossimo all'ostacolo. Nel caso della valle si è studiata la collocazione del sito di prima separazione in funzione dell'ampiezza della valle e della stratificazione ed è stata riscontrata una notevole differenza tra i due modelli. Si ha ventilazione nella valle quando la sua ampiezza è un multiplo intero della lunghezza d'onda di galleggiamento, solo nel caso laminare; il modello turbolento non mostra queste caratteristiche per valori realistici di rugosità.

     

16-month periodicity of cosmic-ray intensity

Summary Data from four neutron monitors, Climax (1953–1976), Deep River (1964–1977), Mt. Norikura (1957–1983) and Tokyo (1970–1983) are analysed. Power spectra reveal peaks at frequency 1c/16 months for all the stations. Harmonic analysis for the 16-month period is performed after eliminating the long-term solar-cycle variation. There is general agreement in the phases of the mean vectors for various neutron monitors. The amplitude averaged over all the four stations is 0.41±0.01, while it is higher for the two stations having lower cut-off rigidity as compared to that of the other two. The vectors are seen to become more consistent in phase for periods of minimum solar activity than those for maximum-activity period. The summation dials reveal abrupt changes in the directions of the 16-month wave vector corresponding to the reversal of polarity of the solar magnetic field. Comparison of the 16-month wave of sunspot activity with that of cosmic-ray intensity, however, does not show any significant correlation.

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Riassunto Si analizzano dati da quattro monitor di neutroni, Climax (1953–1976), Deep River (1964–1977), Mt. Norikura (1957–1983) e Tokyo (1970–1983). Gli spettri di frequenza rivelano picchi alla frequenza di 1 ciclo ogni 16 mesi per tutte le stazioni. Si effettua un'analisi armonica per un periodo di 16 mesi dopo aver eliminato la variazione del ciclo solare a lungo termine. Esiste un accordo generale riguardo alle fasi dei vettori medi per vari monitor di neutroni. L'ampiezza media rispetto a tutte e quattro le stazioni è di 0.41±0.01, mentre risulta superiore per le due stazioni che presentano una rigidità di taglio inferiore alle altre due. Si osserva una crescente coerenza di fase dei vettori in periodi di attività solare minima, rispetto a quella in periodi di attività massima. I grafici della somma rivelano cambiamenti repentini nelle direzioni del vettore d'onda di 16 mesi, corrispondenti all'inversione di polarità del campo magnetico del Sole. Il confronto di un'onda di 16 mesi dell'attività delle macchie solari con quella dell'intensità dei raggi cosmici, tuttavia, non mostra nessuna correlazione significativa.

     

Molecular bonding in the conduction states of the Mg2X (X=Si,Ge, Sn) semiconductors

Summary The chemical bond in the electron-deficient semiconductor series Mg₂X (X=Si, Ge, Sn) is analysed in the pseudopotential self-consistent local-density scheme. Hard-core atomic potentials are used to investigate the physical properties of these compounds and to show the regularities peculiar to the periodic table. The ionic character of these materials is studied and related to the scaling electronegativities of their anions. Our results, in good agreement with the experiment, are discussed in order to explain the molecular behaviour of the bonding conduction states.

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Riassunto Si studia il legame chimico nella serie dei semiconduttori mancanti di elettroni Mg₂X, dove X=Si, Ge e Sn, con il metodo dello pseudopotenziale autocoerente nello schema del funzionale densità locale. Le proprietà fisiche dei composti in esame sono studiate utilizzando potenziali atomici che permettono di evidenziarne le caratteristiche di periodicità. Il carattere ionico di questi materiali è correlato all'elettronegatività degli anioni. I nostri risultati, in buon accordo con l'esperimento, sono discussi in modo da spiegare il comportamento molecolare degli stati di conduzione.

     

Normal and anomalous positronium in matter

Summary An anomalously high magnetic quenching of positronium at low field (a few kG) has been revealed in certain polymeric materials. To interpret the experimental results, the existence in the same specimen of two Ps-like centres is suggested. The ?normal? Ps-like centre is characterized by hyperfine splitting smaller by a factor not greater than 2 than that of free Ps. The ?anomalous? one shows hyperfine splitting in an order of magnitude weaker than for free Ps.

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Riassunto Misure di spegnimento magnetico del positronio in alcuni polimeri hanno messo in evidenza un effetto anormalmente alto a bassi campi (alcuni kG). Per interpretare i risultati sperimentali si formula l'ipotesi dell'esistenza, nello stesso campione, di due differenti tipi di Ps. Quello ?normale? é caratterizzato da una separazione iperfine inferiore a quella del Ps libero per un fattore non superiore a 2; quello ?anomalo? ha una separazione iperfine inferiore per un ordine di grandezza a quello del Ps libero.

     

Series solutions of the dispersion relation for linear water waves

Summary A review is given of various existing approximate solutions of the dispersion relation for linear water waves, along with some new series representations. A general method is also provided to get the wanted accuracy in the desired wave number range.

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Riassunto Si presenta una rassegna di varie formule atte ad approssimare la soluzione della relazione di dispersione per onde marine superficiali in regime lineare, insieme ad alcune nuove rappresentazioni in serie. Si fornisce anche un metodo generale per ottenere l'accuratezza desiderata nel campo di numeri d'onda voluti.

     

Temperature phase diagram of a quantum spin-1 Ising-like model with multipolar couplings

Summary A quantum spin-1 Ising-like model with dipolar as well as quadrupolar interactions and with an external field coupled to both dipole and quadrupole components is analysed in terms of an improved version of the mean-field theory (which has the usual mean-field theory as its zeroth order). The critical-surface equations in the complete phase space (temperature and field components) are explicitly derived by a Landau expansion at the lower order of the theory. Moreover, the full phase diagram is numerically described at the second order. The expressions for the free energy and the magnetization are given in detail.

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Riassunto Utilizzando una versione migliorata della teoria di campo medio (che ha come approssimazione d'ordine zero l'usuale teoria di campo medio) si analizza un modello quantistico tipo Ising di spin 1 con interazioni dipolari e quadrupolari e con un campo esterno accoppiato sia alle componenti di dipolo che di quadrupolo. Le equazioni delle superfici critiche nel diagramma di fase completo (temperatura e componenti di campo) sono derivate esplicitamente all'ordine piú basso della teoria. Il diagramma di fase completo all'ordine due è descritto numericamente. Le espressioni per l'energia libera e la magnetizzazione sono fornite in dettaglio.