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This thesis describes the system of timber limits used in Canada's Quebec Province and the methods of wood transportation associated with it. Each of these wood-transportation methods is weighed, and its future under the New Land-Management System proposed by the Department of Lands and Forests is assessed. This New Land-Management System is analyzed, primarily from the viewpoint of wood transportation. The base of a transportation model using linear programming is introduced. The supply sources are defined, and the method of calculating the allowable cut of timber is presented. The wood industries which produce chips are considered as supply sources additional to roundwood from the forests. For the purpose of this paper, the demand sources or destinations are the 59 pulp and paper mills presently operating in Quebec. The proposed transportation model would be subject to some exogenous constraints. These are political constraints--e.g., laws governing transportation; economic constraints, which include wood coming from the private forests; social constraints, such as those imposed by the desirability of maintaining employment in each community; and the constraints introduced by forest fires, insects, and diseases. Methods for handling these constraints are discussed. / Master of Science

Les excitons spatialement indirects, en tant que bosons composites, sont des candidats prometteurs pour l'exploration des systèmes corrélés à N-corps. Ils possèdent une dipôle électrique intrinsèque et une variété de spin 4 fois dégénérée, et devraient former un condensat de Bose-Einstein au-dessous de quelques Kelvins. De récents résultats théoriques montrent que cette condensation doit se produire au sein des états optiquement noirs. Néanmoins les interactions peuvent créer un couplage cohérent vers une population brillante, rendant ainsi accessible la détection du condensat par le biais de sa photoluminescence. Nos expériences portent sur un gaz froid d'excitons indirects dans un double puits quantique. Les excitons sont photo-générés par une excitation laser et confinés dans un piège électrostatique. Nous avons observé une réduction de la population d'excitons brillants pour un gaz de densité fixe à basses températures. Ceci contraste fortement avec le comportement attendu d'un gaz froid soumis à la statistique de Maxwell-Boltzmann. Ces résultats expérimentaux sont confirmés par un modèle phénoménologique montrant que la condensation dans les états noirs est compatible avec le noircissement anormal observé. Une réduction de la température pourrait en principe amplifier ces signatures, cependant dans le GaAs l'interaction exciton-phonon permettant le refroidissement est fortement réduite pour des températures inférieures au Kelvin. Nous avons donc développé une technique permettant le contrôle in-situ du confinement des excitons indirects sans échauffement du gaz, ouvrant ainsi la voie à l'exploration du refroidissement évaporatif des excitons. / Spatially indirect excitons, being composite bosons, are attractive candidates to explore correlated many-body systems. They possess an inherent electric dipole and a four-fold spin manifold. Indirect excitons are expected to form a BEC below a few Kelvins. Recent theoretical results show this condensation must occur in optically dark states. Interactions, however, can lead to a coherent coupling to a bright population, rendering the condensate accessible through its PL. Here we report on a cold gas of indirect excitons in coupled quantum wells. indirect excitons are photo-generated through pulsed laser excitation. Indirect excitons are confined in an electrostatic traps. Thus, we are able to observe an anomaluos depletion of the bright state population for a fixed gas density at lower bath temperatures. This stands in stark contrast to the expected classical behavior of a cold gas of indirect excitons obeying Maxwell-Boltzmann statistics. The experimental results are confirmed by a phenomenological model showing that condensation into the dark state is compatible with the observed anomalous darkening. Reducing the gas temperature should reinforce these signatures. However, in GaAs exciton-phonon interaction is strongly reduced for sub-Kelvin temperatures. We have thus developed a technique to control the indirect excitons confinement in-situ. Our method does not increase the gas temperature and thus paves the way towards the exploration of evaporative cooling for indirect excitons.

Grace aux progrès énormes des techniques de refroidissement, des expériences actuelles avec des atomes fermioniques piégés atteignent des températures extrêmement basses de l'ordre du nanoKelvin. Le but principal de ces expériences est l'étude de la transition nommée "BEC-BCS crossover". Pour cela, on change le champ magnétique autour d'une résonance de Feschbach, ce qui implique que la longueur de diffusion change des valeurs répulsives (a positif), à travers la limite unitaire (a infini) aux valeurs attractives (a négatif). Du côté BEC, où le système forme un condensat de Bose-Einstein de molécules fortement liées, aussi bien que du côté BCS, où les atomes forment des paires de Cooper qui ont une grande extension par rapport à la distance moyenne entre les atomes, on s'attend à ce que le système devienne superfluide, à condition que la température soit inférieure à une certaine température critique. Afin de trouver des signes sans équivoque de la superfluidité, il est nécessaire de regarder des observables dynamiques comme l'expansion du nuage atomique lorsque le piège est éteint ou des oscillations collectives du nuage. Le travail effectué au cours de cette thèse est une étude de la dynamique des modes collectifs dans les gaz de fermions froids. Nous avons développé un modèle basé sur l'évaluation de la matrice T. L'utilisation de l'équation de transport de Boltzmann pour les particules permet ensuite une étude semi-numérique des modes collectifs dans tous les régimes d'interaction. Cette étude a permis de mettre en évidence pour la première fois que la fréquence du mode radial quadrupolaire est supérieure à deux fois la fréquence du piège, comme cela est vérifié expérimentalement et contrairement aux premières théories n'incluant pas les effets de champ moyen. Les résultats obtenus ont aussi mis en évidence la nécessité d'une résolution numérique complète de l'équation de Boltzmann et de l'amélioration des techniques de détermination des observables physiques du gaz. Cette résolution numérique de l'équation de Boltzmann a montré que la détermination du temps de relaxation par la méthode des moments est erronée de 30%, ce qui influe fortement sur la détermination de la fréquence et de l'amortissement du mode collectif. Enfin, l'amélioration de la méthode des moments, considérant l'ordre supérieur, permet d'améliorer sensiblement l'accord avec le résultat numérique. Une telle investigation n'avait jamais été réalisée et montre la nécessité de considérer les moments d'ordre supérieurs pour l'étude des modes collectifs par l'équation de Boltzmann d'un gaz de fermions dans la phase normale / Due to the improvement of cooling technics, recent experiments on ultracold Fermi gases now reach temperatures in the range of the nanokelvin. The main goal of these experiments is to study the so called BEC-BCS crossover. By tuning the external magnetic field around a Feschbach resonance, the scattering lengh runs from the repulsive side (a>0) to the attractive side (a<0) through the unitarity limit (a infinite). In the BEC side, where the system can form a Bose Einstein condensate of strongly bounded molecules and also in the BCS side where the atoms can form Cooper pairs, the system can become superfluid if the temperature is below the critical temperature. In order to know if the system is superfluid, one has to look at dynamical observables such the collective oscillations of the cloud. The work of this thesis deals with the dynamics of collective modes of ultracold Fermi gases. We have developped a model based on the T-matrix evaluation. We use the Boltzmann transport equation to study the collective modes in all the interaction regimes. This work shows for the first time that the frequency of the radial quadrupole mode can be more than twice the trap frequency, as it has been observed by experiments. The result comes from the incorporation of medium effects. These first results have also shown the necessity to solve numerically the Boltzmann equation. The numerical resolution shows that the determination of the relaxation time with the methods of moments was wrong by a factor 30%. Consequently, the determination of the frequency and the damping of the collective mode by this analytical method is also wrong. Thus, the improvement of this method, by considering the higher order, provides a better agreement with the numerical results. Such a calculation has never been done and shows the necessity to consider the higher order moments in the description of the collective mode of an ultracold Fermi gas in the normal with the Boltzmann equation

Bose-Einstein condensation (BEC) is a phenomenon in which identical bosons occupy the same quantum state below a certain critical temperature. A hallmark of BEC is the coherence between particles every particle shares the same quantum wavefunction and phase. This coherence has been demonstrated for the external (motional) degrees of freedom of the atomic condensates by interfering two condensates. In this thesis, the coherence is shown to extend to the internal spin degrees of freedom of a spin-1 Bose gas evidenced by the observed coherent and reversible spin-changing collisions. The observed coherent dynamics are analogous to Josephson oscillations in weakly connected superconductors and represent a type of matter-wave four-wave mixing. Control of the coherent evolution of the system using magnetic fields is also demonstrated. The studies on spinor condensates begin by creating spinor condensates directly using all-optical approaches that were first developed in our laboratory. All-optical formation of Bose-Einstein condensates (BEC) in 1D optical lattice and single focus trap geometries are developed and presented. These techniques offer considerable flexibility and speed compared to magnetic trap approaches, and the trapping potential can be essentially spin-independent and are ideally suited for studying spinor condensates. Using condensates with well-defined initial non-equilibrium spin configuration, spin mixing of F = 1 and F = 2 spinor condensates of rubidium-87 atoms confined in an optical trap is observed. The equilibrium spin configuration in the F = 1 manifold confirms that 87Rb is ferromagnetic. The coherent spinor dynamics are demonstrated by initiating spin mixing deterministically with a non-stationary spin population configuration. Finally, the interplay between the coherent spin mixing and spatial dynamics in spin-1 condensates with ferromagnetic interactions is investigated.

The Kibble-Zurek mechanism (KZM) primarily characterizes scaling in the formation of topological defects when a system crosses a continuous phase transition. The KZM was first used to study the evolution of the early universe, describing the topology of cosmic domains and strings as the symmetry-breaking phase transitions acted on the vacuum fields during the initial cooling. A ferromagnetic spin-1 $^{87}$Rb Bose-Einstein condensate (BEC) exhibits a second-order gapless quantum phase transition due to a competition between the magnetic and collisional spin interaction energies. Unlike extended systems where the KZM is illustrated by topological defects, we focus our study on the temporal evolution of the spin populations and observe how the scaling of the spin dynamics depend on how fast the system is driven through the critical point. In our case, the excitations are manifest in the temporal evolution of the spin populations illustrating a Kibble-Zurek type scaling, where the dynamics of slow quenches through the critical point are predicted to exhibit universal scaling as a function of quench speed. The KZM has been studied theoretically and experimentally in a large variety of systems. There has also been a tremendous interest in the KZM in the cold atoms community in recent years. It has been observed not only in ion chains and in atomic gases in optical lattices, but also in Bose gases through the formation of vortices or solitons. The KZM in the context of crossing the quantum phase transition in a ferromagnetic BEC has been theoretically studied, but this thesis is the first experimental investigation of this phenomenon.

The thesis aims to describe Anselm's years as prior and abbot and his archiepiscopal career. Analyzing the years spent in the Norman monastery of Bec as a missionary and teacher in its school, the thesis notes the amount of knowledge and experiences which prepared Anselm for his archiepiscopal career. His intellectual qualities and theories are examined as well as some of his highly influential theological texts. Anselm also strove to spread the reforms of his teacher and mentor at Bec and his predecessor at Canterbury, Archbishop Lanfranc. Anselm's following archiepiscopal career spanned the reigns of two kings: William Rufus and Henry I. The study proves that the policies and attitudes of both rulers were quite different. Under the reign of William Rufus, Anselm tried to bring his ideal theoretical state of things into actuality, but the king resisted everything he attempted to do. With his death, Anselm's position changed rapidly and dramatically. Henry, on the other hand, excelled in the ability to work out a compromise. In the end, Anselm's archiepiscopal career concluded with cooperation between king and archbishop.

Grace aux progrès énormes des techniques de refroidissement, des expériences actuelles avec des atomes fermioniques piégés atteignent des températures extrêmement basses de l'ordre du nanoKelvin. Le but principal de ces expériences est l'étude de la transition nommée "BEC-BCS crossover". Pour cela, on change le champ magnétique autour d'une résonance de Feschbach, ce qui implique que la longueur de diffusion change des valeurs répulsives (a positif), à travers la limite unitaire (a infini) aux valeurs attractives (a négatif). Du côté BEC, où le système forme un condensat de Bose-Einstein de molécules fortement liées, aussi bien que du côté BCS, où les atomes forment des paires de Cooper qui ont une grande extension par rapport à la distance moyenne entre les atomes, on s'attend à ce que le système devienne superfluide, à condition que la température soit inférieure à une certaine température critique. Afin de trouver des signes sans équivoque de la superfluidité, il est nécessaire de regarder des observables dynamiques comme l'expansion du nuage atomique lorsque le piège est éteint ou des oscillations collectives du nuage. Le travail effectué au cours de cette thèse est une étude de la dynamique des modes collectifs dans les gaz de fermions froids. Nous avons développé un modèle basé sur l'évaluation de la matrice T. L'utilisation de l'équation de transport de Boltzmann pour les particules permet ensuite une étude semi-numérique des modes collectifs dans tous les régimes d'interaction. Cette étude a permis de mettre en évidence pour la première fois que la fréquence du mode radial quadrupolaire est supérieure à deux fois la fréquence du piège, comme cela est vérifié expérimentalement et contrairement aux premières théories n'incluant pas les effets de champ moyen. Les résultats obtenus ont aussi mis en évidence la nécessité d'une résolution numérique complète de l'équation de Boltzmann et de l'amélioration des techniques de détermination des observables physiques du gaz. Cette résolution numérique de l'équation de Boltzmann a montré que la détermination du temps de relaxation par la méthode des moments est erronée de 30%, ce qui influe fortement sur la détermination de la fréquence et de l'amortissement du mode collectif. Enfin, l'amélioration de la méthode des moments, considérant l'ordre supérieur, permet d'améliorer sensiblement l'accord avec le résultat numérique. Une telle investigation n'avait jamais été réalisée et montre la nécessité de considérer les moments d'ordre supérieurs pour l'étude des modes collectifs par l'équation de Boltzmann d'un gaz de fermions dans la phase normale.

Les gaz ultrafroids permettent d'étudier sous un angle nouveau des hamiltoniens complexes issus de la matière condensée, tels le modèle de Fermi-Hubbard. Cette thèse présente une nouvelle méthode de mesure de l'équation d'état d'un gaz ultrafroid, autorisant une comparaison directe avec la théorie. Elle repose sur une mesure de la pression à l'intérieur d'un gaz à partir de son image in situ. Nous appliquons cette méthode à l'étude d'un gaz de fermions en interaction résonnante, un gaz de 7Li en interaction faible servant de thermomètre. De manière surprenante, aucune des théories à N corps du gaz unitaire ne rend compte intégralement de l'équation déduite de cette analyse. Le développement du viriel extrait des données à haute température est en accord avec la résolution du problème à trois corps. A basse température nous montrons, contrairement à un certain nombre d'études antérieures, que la phase normale se comporte comme un liquide de Fermi. Enfin, nous obtenons la température critique de superfluidité grâce à une signature claire sur l'équation d'état. Nous avons aussi mesuré la pression de l'état fondamental en fonction du déséquilibre de spin et de la force des interactions - mesure directement utile à la description de la croûte des étoiles à neutrons. Nos données valident les simulations Monte-Carlo et sont en accord avec les corrections Lee-Huang-Yang au champ moyen pour un superfluide fermionique ou bosonique. Nous observons que, dans presque tous les cas, la phase partiellement polarisée peut être décrite comme un liquide de Fermi de polarons. La masse effective du polaron déduite de l'équation d'état est en accord avec une étude de modes collectifs.

Ziel der Arbeit war die systematische theoretische Behandlung von Gemischen aus bosonischen und fermionischen Atomen in einem Parameterbereich, der sich zur Beschreibung von aktuellen Experimenten mit ultra-kalten atomaren Gasen eignet.<br /> <br /> Zuerst wurde der Formalismus der Quantenfeldtheorie auf homogene, atomare Boson-Fermion Gemische erweitert, um grundlegende Größen wie Quasiteilchenspektren, die Grundzustandsenergie und daraus abgeleitete Größen über die Molekularfeldtheorie hinaus zu berechnen.<br /> <br /> Unter Zuhilfenahme der dieser Resultate System wurde ein Boson-Fermion Gemisch in einem Fallenpotential im Rahmen der Dichtefunktionaltheorie beschrieben. Daraus konnten die Dichteprofile ermittelt werden und es ließen sich drei Bereiche im Phasendiagramm identifizieren: <br /> (i) ein Bereich eines stabilen Gemisches,<br /> (ii) ein Bereich, in dem die Spezies entmischt sind und <br /> (iii) ein Bereich, in dem das System kollabiert.<br /> <br /> Im letzten dieser drei Fällen waren Austausch--Korrelationseffekte signifikant. Weiterhin wurde die Änderung der kritischen Temperatur der Bose-Einstein-Kondensation aufgrund der Boson-Fermion-Wechselwirkung berechnet. Verursacht wird dieser Effekt von Dichtumverteilungen aufgrund der Wechselwirkung.<br /> <br /> Dann wurden Boson-Fermion Gemische in optischen Gittern betrachtet. Ein Stabilitätskriterium gegen Phasenentmischung wurde gefunden und es ließen sich Bedingungen für einen supraflüssig zu Mott-isolations Phasenübergang angeben. Diese wurden sowohl mittels einer Molekularfeldrechnung als auch numerisch im Rahmen eines Gutzwilleransatzes gefunden. Es wurden weiterhin neuartige frustrierte Grundzustände im Fall von sehr großen Gitterstärken gefunden. / The theory of atomic Boson-Fermion mixtures in the dilute limit beyond mean-field is considered in this thesis.<br /> Extending the formalism of quantum field theory we derived expressions for the quasi-particle excitation spectra, the ground state energy, and related quantities for a homogenous system to first order in the dilute gas parameter.<br /> <br /> In the framework of density functional theory we could carry over the previous results to inhomogeneous systems. We then determined to density distributions for various parameter values and identified three different phase regions: <br /> (i) a stable mixed regime, <br /> (ii) a phase separated regime, and <br /> (iii) a collapsed regime. <br /> <br /> We found a significant contribution of exchange-correlation effects in the latter case. Next, we determined the shift of the Bose-Einstein condensation temperature caused by Boson-Fermion interactions in a harmonic trap due to redistribution of the density profiles.<br /> <br /> We then considered Boson-Fermion mixtures in optical lattices. We calculated the criterion for stability against phase separation, identified the Mott-insulating and superfluid regimes both, analytically within a mean-field calculation, and numerically by virtue of a Gutzwiller Ansatz. We also found new frustrated ground states in the limit of very strong lattices. <br><br>----<br>Anmerkung:<br> Der Autor ist Träger des durch die Physikalische Gesellschaft zu Berlin vergebenen Carl-Ramsauer-Preises 2004 für die jeweils beste Dissertation der vier Universitäten Freie Universität Berlin, Humboldt-Universität zu Berlin, Technische Universität Berlin und Universität Potsdam.