京都大学 / 0048 / 新制・課程博士 / 博士(理学) / 甲第21552号 / 理博第4459号 / 新制||理||1640(附属図書館) / 京都大学大学院理学研究科物理学・宇宙物理学専攻 / (主査)准教授 藤 定義, 教授 佐々 真一, 教授 早川 尚男 / 学位規則第4条第1項該当 / Doctor of Science / Kyoto University / DFAM

Non-equilibrium surface growth for competitive growth models in (1+1) dimensions, particularly mixing random deposition (RD) with correlated growth process which occur with probability $p$ are studied. The composite mixtures are found to be in the universality class of the correlated growth process, and a nonuniversal exponent $\delta$ is identified in the scaling in $p$. The only effects of the RD admixture are dilations of the time and height scales which result in a slowdown of the dynamics of building up the correlations. The bulk morphology is taken into account and is reflected in the surface roughening, as well as the scaling behavior. It is found that the continuum equations and scaling laws for RD added, in particular, to Kardar-Parisi-Zhang (KPZ) processes are partly determined from the underlying bulk structures. Nonequilibrium surface growth analysis are also applied to a study of the static and dynamic load balancing for a conservative update algorithm for Parallel Discrete Event Simulations (PDES). This load balancing is governed by the KPZ equation. For uneven load distributions in conservative PDES simulations, the simulated (virtual) time horizon (VTH) per Processing Element (PE) and the imulated time horizon per volume element $N_{v}$ are used to study the PEs progress in terms of utilization. The width of these time horizons relates to the desynchronization of the system of processors, and is related to the memory requirements of the PEs. The utilization increases when the dynamic, rather than static, load balancing is performed.

In dieser Arbeit wird mit Hilfe der Gitter-Methode der Phasenübergang/Crossover bei nicht verschwindender Temperatur der Quantenchromodynamik mit zwei Quark Flavour untersucht sowie die thermodynamische Zustandsgleichung berechnet. Es wird dabei die Wilson twisted-mass Formulierung der Quark-Wirkung verwendet, welche hinsichtlich des Kontinuum-Limes eine automatische Verbesserung birgt. Erste belastbare Resultate mit dieser Wirkung bei endlicher Temperatur werden in dieser Arbeit gezeigt. Mehrere kleine Werte der Pion-Masse werden betrachtet mit dem Ziel, Aufschluss über die Ordnung des Phasenüberganges im chiralen Limes zu erhalten. Im Bereich der von uns simulierten Pion-Massen zwischen 300 und 700 MeV wird hierbei lediglich ein Crossover-Übergang beobachtet. Die Abhängigkeit der gemessenen Crossover-Temperatur von der Masse wird für eine Extrapolation zu verschwindender Masse hin verwendet unter der Annahme verschiedener Szenarien für den chiralen Limes. Dazu komplementär wird das chirale Kondensat, der Ordnungsparameter der spontanen Brechung der chiralen Symmetrie, vor dem Hintergrund der so genannten magnetischen Zustandsgleichung untersucht, welche das universelle Verhalten in der Nähe des Phasenüberganges für die Universalitätsklasse des O(4) Modells angibt. Hinsichtlich der Thermodynamik wird ausgehend von der Spur-Anomalie und unter Benutzung der Temperatur-Integral Methode der Druck und die Energiedichte im Crossover-Gebiet berechnet. Der Kontinuum-Limes der Spur-Anomalie wird mit mehreren Gitterdiskretisierungen der Temperatur Nt sowie unter Zuhilfenahme einer tree-level Korrektur untersucht. / In this thesis we report about an investigation of the finite temperature crossover/phase transition of quantum chromodynamics and the evaluation of the thermodynamic equation of state. To this end the lattice method and the Wilson twisted mass discretisation of the quark action are used. This formulation is known to have an automatic improvement of lattice artifacts and thus an improved continuum limit behaviour. This work presents first robust results using this action for the non-vanishing temperature case. We investigate the chiral limit of the two flavour phase transition with several small values of the pion mass in order to address the open question of the order of the transition in the limit of vanishing quark mass. For the currently simulated pion masses in the range of 300 to 700 MeV we present evidence that the finite temperature transition is a crossover transition rather than a genuine phase transition. The chiral limit is investigated by comparing the scaling of the observed crossover temperature with the mass including several possible scenarios. Complementary to this approach the chiral condensate as the order parameter for the spontaneous breaking of chiral symmetry is analysed in comparison with the O(4) universal scaling function which characterises a second order transition. With respect to thermodynamics the equation of state is obtained from the trace anomaly employing the temperature integral method which provides the pressure and energy density in the crossover region. The continuum limit of the trace anomaly is studied by considering several values of Nt and the tree-level correction technique.

Neste trabalho, nós investigamos o comportamento crítico dinâmico de três modelos estatísticos utilizando simulações Monte Carlo em tempos curtos. Inicialmente, estudamos os modelos tridimensionais de dupla-troca e de Heisenberg. O expoente dinâmico de persistência global, bem como o expoente z são estimados através de duas técnicas. Para obter o expoente de persistência global, aplicamos diretamente a lei de potência obtida para a probabilidade de persistência global e em seguida fizemos o colapso de uma função universal para duas redes de tamanhos diferentes. Para estimar o valor de z, nós usamos uma função mista que combina resultados de simulações realizadas com diferentes condições iniciais e o cumulante de Binder de quarta ordem dependente do tempo. O expoente dinâmico que governa o comportamento tipo lei de potência da magnetização inicial, é estimado através da correlação temporal da magnetização (modelos de dupla-troca e Heisenberg) e da aplicação direta de uma lei de potência (modelo de Heisenberg). Os expoentes estáticos da magnetização e comprimento de correlação são estimados seguindo o comportamento de escala do parâmetro de ordem e sua derivada, respectivamente. Os resultados confirmam que esses dois modelos pertencem à mesma classe de universalidade. Em seguida, alguns expoentes críticos dinâmicos e estáticos são estimados no ponto de bifurcação do modelo de spin com simetria Z(5) bidimensional. Neste ponto, o modelo apresenta dois parâmetros de ordem diferentes, cada um possuindo um conjunto diferente de índices críticos. Os valores dos expoentes críticos estáticos estão em boa concordância com os resultados exatos. Até onde sabemos, está é a primeira tentativa de se obter os expoentes críticos dinâmicos para os modelos de dupla troca, Heisenberg e para o modelo Z(5). / In this work, we investigate the dynamic critical behavior of three statistical models by using short-time Monte Carlo simulations. At first, we study the three-dimensional double-exchange and Heisenberg models. The global persistence exponent, as well as the exponent z are estimated through two techniques. The dynamical exponent of global persistence is obtained by using the straight application of the power law obtained for the global persistence probability and by following the scaling collapse of a universal function for two diferent lattice sizes. To estimate the value of z, we use a mixed function which combines results obtained from samples submitted to diferent initial configurations and the time dependent fourth-order Binder cumulant. The dynamical exponent which governs the power law behavior of the initial magnetization, is estimated through the time correlation of the magnetization (double-exchange and Heisenberg models) and through the straight application of a power law(Heisenberg model). The statical exponents of the magnetization and correlation length are estimated through the scaling behavior of the order parameter and its derivative, respectively. The results confirm which those models belong to the same universality class. Following, the dynamical exponents and the statical exponents are estimated at the bifurcation point of the two-dimensional Z(5)-symmetric spin model. In this point, the model presents two diferent order parameters, each one possessing a diferent set of critical indices. The values of the static critical exponents are in good agreement with the exact results. Our study is, to the best of our knowledge, the first attempt to obtain the dynamic critical exponents of the double-exchange, Heisenberg, and Z(5) models.

Neste trabalho, nós investigamos o comportamento crítico dinâmico de três modelos estatísticos utilizando simulações Monte Carlo em tempos curtos. Inicialmente, estudamos os modelos tridimensionais de dupla-troca e de Heisenberg. O expoente dinâmico de persistência global, bem como o expoente z são estimados através de duas técnicas. Para obter o expoente de persistência global, aplicamos diretamente a lei de potência obtida para a probabilidade de persistência global e em seguida fizemos o colapso de uma função universal para duas redes de tamanhos diferentes. Para estimar o valor de z, nós usamos uma função mista que combina resultados de simulações realizadas com diferentes condições iniciais e o cumulante de Binder de quarta ordem dependente do tempo. O expoente dinâmico que governa o comportamento tipo lei de potência da magnetização inicial, é estimado através da correlação temporal da magnetização (modelos de dupla-troca e Heisenberg) e da aplicação direta de uma lei de potência (modelo de Heisenberg). Os expoentes estáticos da magnetização e comprimento de correlação são estimados seguindo o comportamento de escala do parâmetro de ordem e sua derivada, respectivamente. Os resultados confirmam que esses dois modelos pertencem à mesma classe de universalidade. Em seguida, alguns expoentes críticos dinâmicos e estáticos são estimados no ponto de bifurcação do modelo de spin com simetria Z(5) bidimensional. Neste ponto, o modelo apresenta dois parâmetros de ordem diferentes, cada um possuindo um conjunto diferente de índices críticos. Os valores dos expoentes críticos estáticos estão em boa concordância com os resultados exatos. Até onde sabemos, está é a primeira tentativa de se obter os expoentes críticos dinâmicos para os modelos de dupla troca, Heisenberg e para o modelo Z(5). / In this work, we investigate the dynamic critical behavior of three statistical models by using short-time Monte Carlo simulations. At first, we study the three-dimensional double-exchange and Heisenberg models. The global persistence exponent, as well as the exponent z are estimated through two techniques. The dynamical exponent of global persistence is obtained by using the straight application of the power law obtained for the global persistence probability and by following the scaling collapse of a universal function for two diferent lattice sizes. To estimate the value of z, we use a mixed function which combines results obtained from samples submitted to diferent initial configurations and the time dependent fourth-order Binder cumulant. The dynamical exponent which governs the power law behavior of the initial magnetization, is estimated through the time correlation of the magnetization (double-exchange and Heisenberg models) and through the straight application of a power law(Heisenberg model). The statical exponents of the magnetization and correlation length are estimated through the scaling behavior of the order parameter and its derivative, respectively. The results confirm which those models belong to the same universality class. Following, the dynamical exponents and the statical exponents are estimated at the bifurcation point of the two-dimensional Z(5)-symmetric spin model. In this point, the model presents two diferent order parameters, each one possessing a diferent set of critical indices. The values of the static critical exponents are in good agreement with the exact results. Our study is, to the best of our knowledge, the first attempt to obtain the dynamic critical exponents of the double-exchange, Heisenberg, and Z(5) models.

Submitted by Erika Demachki (erikademachki@gmail.com) on 2017-09-20T19:09:51Z No. of bitstreams: 2 Tese - Lucas Nunes Jorge - 2017.pdf: 5873752 bytes, checksum: 804e244800839331e5594855dcd427a8 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Approved for entry into archive by Luciana Ferreira (lucgeral@gmail.com) on 2017-09-21T10:49:25Z (GMT) No. of bitstreams: 2 Tese - Lucas Nunes Jorge - 2017.pdf: 5873752 bytes, checksum: 804e244800839331e5594855dcd427a8 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Made available in DSpace on 2017-09-21T10:49:25Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Tese - Lucas Nunes Jorge - 2017.pdf: 5873752 bytes, checksum: 804e244800839331e5594855dcd427a8 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Previous issue date: 2017-08-04 / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Goiás - FAPEG / In this work, we used a refined entropy sampling technique based on the Wang- Landau method and finite-size scaling techniques to study variations of the Baxter-Wu model, namely: spin-$1/2$, spin-$1$, spin-$1$ with the crystal field interaction and was done a three-dimensional proposal for the model. It was also verified characteristics in the order parameter to be adopted in the simulations. The universality class and the critical temperature were calculated for the spin-$1/2$ case, and the results founded were in good agreement with the exact ones found in the literature. We sought to determine the kind of the phase transition that the model suffers for the spin-$1$ case, being carried out a detailed study for continuous and discontinuous phase transitions. The Baxter-Wu model with crystal field, $D$, had its phase diagram constructed, as well as the determination of the point at which discontinuous transitions finalizes. The critical exponent, $\nu$, was evaluated for several values of the crystal field, where we verified is variation along the critical line, with the existence of a peak, corroborating the existence of a multicritic behavior of the model. We also observed the existence of an anomaly in the specific heat, associated to the Schottky defect. This anomaly appears more clearly for values of $D \geq 1.990$. In the study of the order parameter, we verified that in the simulations one should not, when considering lattice sizes multiple of three, use the order parameter as the total magnetization of the lattice, but to consider the magnetization by sub-lattices. When working with sizes of lattices that are not multiples of three, it is not a problem to adopt the order parameter as the total magnetization of the lattice. A three-dimensional proposal was also made for the Baxter-Wu model, and its phase transition was characterized. / Neste trabalho, utilizamos uma técnica de amostragem entrópica com refinamentos baseada no método de Wang-Landau e técnicas de escala de tamanho finito para estudar variações do modelo de Baxter-Wu, a saber: spin-$1/2$, spin-$1$, spin-$1$ na presença de anisotropia de campo cristalino, onde também foi feita uma proposta tridimensional para o modelo. Foram verificadas também características no parâmetro de ordem a ser adotado nas simulações. A classe de universalidade e a temperatura crítica foram calculadas para o caso spin-$1/2$, e os resultados encontrados tiveram boa concordância com os resultados exatos que constam na literatura. Buscou-se determinar o tipo de transição de fase que o modelo descreve para o caso spin-$1$, sendo feito um detalhado estudo para transições de fases contínua e descontínua. O modelo de Baxter-Wu com interação do campo cristalino, $D$, teve o seu diagrama de fases construído, bem como a determinação do ponto em que terminam as transições descontínuas. O expoente crítico, $\nu$, foi avaliado para diversos valores do campo cristalino, onde verificamos a sua variação ao longo da linha crítica, com o aparecimento de um pico, corroborando a existência de um comportamento multicrítico do modelo. Observamos também uma anomalia no calor específico, que pode ser associada ao defeito Schottky. Essa anomalia aparece de maneira mais significativa para valores de $D\geqslant1.990$. No estudo do parâmetro de ordem, verificamos que nas simulações não se deve, ao considerar tamanhos de redes múltiplos de três, utilizar o parâmetro de ordem como a magnetização total da rede, mas tomar a magnetização por sub-redes. Ao se trabalhar com tamanhos de redes que não sejam múltiplos de três, não há problema em adotá-lo como a magnetização total da rede. Foi feita também uma proposta tridimensional para o modelo de Baxter-Wu, e foi caracterizada a sua transição de fases.

Em uma detalhada revisão nós obtemos a lei do semi-círculo para a densidade de estados no ensemble gaussiano de Wigner. Também falamos sobre a analogia eletrostática de Dyson, enxergando os autovalores como cargas que se repelem no círculo unitário, mostrando que nesse caso a densidade de estados é uniforme. Em um contexto mais geral nós obtemos a lei do semicírculo, provando o teorema de Glivenko-Cantelli para variáveis fortemente correlacionadas usando um método combinatorial de contagem de trajetos, o que nos dá subsídios para falar em estabilidade da lei do semi-círculo. Também, nesta dissertação nós estudamos as funções de correlação nos ensembles gaussiano e circular, mostrando que sob um adequado reescalamento elas são idênticas. Outros ensembles nesta dissertação foram investigados usando o Método de Gram para o caso em que os autovalores são limitados em um intervalo. Computamos a densidade de estados para cada um desses ensembles. Mais precisamente no ensemble de Chebychev, os resultados foram obtidos analiticamente e nesse ensemble além da densidade de estados, também traçamos grá…cos da função de correlação truncada. / In a detailed review we obtain a semi-circle law for the density of states in theWigner’s Gaussian Ensemble. Also we talk about Dyson’s Analogy, seeing the eigenvalues like charges that repulse themselves in the unitary circle, showing that this case the density of states is uniform. In a more general context we obtain the semi-circle law, proving the Glivenko-Cantelli Theorem to strongly correlated variables, using a combinatorial method of Paths' Counting. Thus we are showing the stability of the semi-circle Law. Also, in this dissertation we study the correlation functions in the Gaussian and Circular ensembles showing that using the Gram's Method in the case that eigenvalues are limited in a interval. In these ensembles we computed the density of states. More precisely, in a Chebychev ensemble the results were obtained analytically. In this ensemble, we also obtain graphics of the truncated correlation function.

Em uma detalhada revisão nós obtemos a lei do semi-círculo para a densidade de estados no ensemble gaussiano de Wigner. Também falamos sobre a analogia eletrostática de Dyson, enxergando os autovalores como cargas que se repelem no círculo unitário, mostrando que nesse caso a densidade de estados é uniforme. Em um contexto mais geral nós obtemos a lei do semicírculo, provando o teorema de Glivenko-Cantelli para variáveis fortemente correlacionadas usando um método combinatorial de contagem de trajetos, o que nos dá subsídios para falar em estabilidade da lei do semi-círculo. Também, nesta dissertação nós estudamos as funções de correlação nos ensembles gaussiano e circular, mostrando que sob um adequado reescalamento elas são idênticas. Outros ensembles nesta dissertação foram investigados usando o Método de Gram para o caso em que os autovalores são limitados em um intervalo. Computamos a densidade de estados para cada um desses ensembles. Mais precisamente no ensemble de Chebychev, os resultados foram obtidos analiticamente e nesse ensemble além da densidade de estados, também traçamos grá…cos da função de correlação truncada. / In a detailed review we obtain a semi-circle law for the density of states in theWigner’s Gaussian Ensemble. Also we talk about Dyson’s Analogy, seeing the eigenvalues like charges that repulse themselves in the unitary circle, showing that this case the density of states is uniform. In a more general context we obtain the semi-circle law, proving the Glivenko-Cantelli Theorem to strongly correlated variables, using a combinatorial method of Paths' Counting. Thus we are showing the stability of the semi-circle Law. Also, in this dissertation we study the correlation functions in the Gaussian and Circular ensembles showing that using the Gram's Method in the case that eigenvalues are limited in a interval. In these ensembles we computed the density of states. More precisely, in a Chebychev ensemble the results were obtained analytically. In this ensemble, we also obtain graphics of the truncated correlation function.

Made available in DSpace on 2014-12-17T14:10:19Z (GMT). No. of bitstreams: 1 FredericoLS_DISSERT.pdf: 1177174 bytes, checksum: efe72b5694aaae13f9be30ff705ec1c9 (MD5) Previous issue date: 2010-10-27 / The pair contact process - PCP is a nonequilibrium stochastic model which, like the basic contact process - CP, exhibits a phase transition to an absorbing state. While the absorbing state CP corresponds to a unique configuration (empty lattice), the PCP process infinitely many. Numerical and theoretical studies, nevertheless, indicate that the PCP belongs to the same universality class as the CP (direct percolation class), but with anomalies in the critical spreading dynamics. An infinite number of absorbing configurations arise in the PCP because all process (creation and annihilation) require a nearest-neighbor pair of particles. The diffusive pair contact process - PCPD) was proposed by Grassberger in 1982. But the interest in the problem follows its rediscovery by the Langevin description. On the basis of numerical results and renormalization group arguments, Carlon, Henkel and Schollw?ck (2001), suggested that certain critical exponents in the PCPD had values similar to those of the party-conserving - PC class. On the other hand, Hinrichsen (2001), reported simulation results inconsistent with the PC class, and proposed that the PCPD belongs to a new universality class. The controversy regarding the universality of the PCPD remains unresolved. In the PCPD, a nearest-neighbor pair of particles is necessary for the process of creation and annihilation, but the particles to diffuse individually. In this work we study the PCPD with diffusion of pair, in which isolated particles cannot move; a nearest-neighbor pair diffuses as a unit. Using quasistationary simulation, we determined with good precision the critical point and critical exponents for three values of the diffusive probability: D=0.5 and D=0.1. For D=0.5: PC=0.89007(3), β/v=0.252(9), z=1.573(1), =1.10(2), m=1.1758(24). For D=0.1: PC=0.9172(1), β/v=0.252(9), z=1.579(11), =1.11(4), m=1.173(4) / O processo de contato por par -PCP ? um modelo estoc?stico de n?o equil?brio que se inspira no processo de contato simples -PC e que exibe uma transi??o de fase para um estado absorvente. Embora que o estado absorvente para o PC corresponda a uma ?nica configura??o (estado vazio), o PCP possui infinitas configura??es. No entanto, estudos num?ricos e te?ricos indicam que o PCP pertence a mesma classe de universalidade do PC (classe da percola??o direcionada), mas apresenta uma anomalia na din?mica de propaga??o. Um n?mero infinito de configura??es de estados absorventes surge no PCP, devido a todos os processos de cria??o e aniquila??o que requererem um par de part?culas de vizinhos mais pr?ximos. O processo de contato por par difusivo - PCPD foi proposto por Grassberger em 1982. Por?m, o interesse neste problema segue com a redescoberta por Howard; T?uber (1997), que questionaram a validade da descri??o de Langevin. Com base nos resultados num?ricos e em grupo de renormaliza??o, Carlon; Henkel ; Schollw?ck, (2001), observaram que alguns expoentes cr?ticos no PCPD apresentam valores similares ao da classe PC. Porem, Hinrichsen (2001), mostrou resultados diferentes do caso PCPD, atrav?s da simula??o, para o caso PC, propondo uma nova classe de universalidade. At? hoje existe uma controv?rsia em rela??o a classe de universalidade do PCPD. No PCPD ? necess?rio um par de part?culas vizinhas para os processos de cria??o e aniquila??o, embora as part?culas difundam individualmente. Neste trabalho, estudamos o PCPDP com difus?o de pares, no qual part?culas isoladas n?o podem difundir. Pares vizinhos difundem juntos. Usando simula??o quase-estacion?ria, determinamos com boa precis?o o ponto cr?tico e os expoentes para dois valores da probabilidade de difus?o: D=0.5, e 0.1. Para D=0.5: PC=0.89007(3), β/v=0.252(9), z=1.573(1), =1.10(2), m=1.1758(24). Para D=0.1: PC=0.9172(1), β/v=0.252(9), z=1.579(11), =1.11(4), m=1.173(4)