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This thesis is devoted to the investigation of the phenomenon of quantum radiation -- i.e. the conversion of the (virtual) quantum fluctuations of a quantised field into (real) particles owing to the influence of external conditions. For that purpose a canonical particle (and thereby vacuum) definition is presented for a quantum field in the presence of specific external conditions. Utilising this set-up the number of Rindler particles in the Minkowski vacuum is calculated explicitly where the Unruh effect is recovered. Focusing on the gravitational collapse of an object the number of created particles accounting for the Hawking effect is derived and the dependence of the results on the dynamics of the collapse is discussed. Furthermore the influence of finite initial temperatures is investigated for a weakly time-dependent perfectly conducting cavity (dynamical Casimir effect), a dynamical dielectric medium, and the Friedmann-Robertson-Walker metric. Finally the problems arising from the consideration of interacting fields are outlined by means of a simple example.

In dieser Arbeit werden die seltenen Zerfälle b -> s gamma und b -> s g, sowie die BB¯-Oszillation einschließlich QCD-Korrekturen in Next-to-Leading-Log-Approximation untersucht. Es handelt sich hierbei um Flavor Changing Neutral Current (FCNC) Prozesse, welche auf dem Born-Niveau innerhalb des Standardmodells verboten sind. Diese Prozesse sind besonders geeignet zum Testen des Standardmodells, da mögliche Erweiterungen potentiell denselben Beitrag liefern können. Als Erweiterungen werden das 2-Higgs-Dublett-Modell, Links-Rechts-Modelle und insbesondere das Minimale Supersymmetrische Standardmodell diskutiert. Am Beispiel der BB¯-Oszillation wird gezeigt, daß die Bestimmung der Wilson-Koeffizienten inabhängig von der Behandlung der leichten Felder ist. Dazu wird zum einen die dimensionale Regularisierung der IR-Divergenzen und zum anderen die Einführung von IR-Regulatoren benutzt. Für das BB¯-Mixing werden mit Hilfe der sehr genau gemessenen Massenaufspaltung "Delta m B" Aussagen zu (V td V* tb)² getroffen. Weiterhin wird das Verzweigungsverhältnis BR[B -> "X s gamma"] im Standardmodell und im Minimalen Supersymmetrischen Standardmodell bestimmt. / Calculations for the rare decays b -> s gamma and b -> s g, as well as the BB¯-mixing inclusive QCD-corrections in Next-to-Leading-Log-Approximation are presented throughout this work. The decays and the mixing are caused by Flavor Changing Neutral Current (FCNC) processes, which are absent on the tree-level within the framework of the Standard-Model. Hence these processes are qualified to test the validity of the Standard-Model, because possible extensions may provide similar contributions. Considered extensions are the 2-Higgs-Doublet-Model, Left-Right-Models and the Minimal Supersymmetric Standard-Model. It is shown that the determination of the Wilson-coefficients is independent of the treatmentof the light fields for the case of the BB¯-mixing. For this proof the dimensional regularisation of the IR-divergences on one side and a regulator mass for the light fields on the other side isutilized. The well-known value for the mass splitting "Delta m B" available from the BB¯-oscillation is applied to deduce (V td V* tb)². Furthermore the branching ratio BR[B -> "X s gamma"] is calculated within the Standard-Model and the Supersymmetric Standard-Model.

Die Dissertation besteht aus zwei Teilen: im ersten Teil wird das Verhalten von kleinen Edelgasclustern in intensiven Laserfeldern theoretisch untersucht. Im zweiten Teil wenden wir die Bohmsche Mechanik auf die Untersuchung von Helium und des Wasserstoffmolkülions (H_2^+) in intensiven Pulsen an. Im ersten Teil wird zunaechst ein numerisches Modell entwickelt, welches es erlaubt, unter Mitnahme aller Elektronen die die Dynamik kleiner Edelgascluster in starken Feldern zu simulieren. Anschliessend wird detailliert untersucht, wie die Expansion eines Clusters Einfluss auf dessen Absorptionseigenschaften nimmt. Wir verallgemeinern dabei den aus der Molekuelphysik bekannten "enhanced-ionization" Mechanismus auf den Bereich der Clusterphysik. Im zweiten Teil wird die in der Bohmschen Mechanik gegebene Moeglichkeit einer mikroskopischen Untersuchung der Wellenfunktionsdynamik verwendet, um atomphysikalische Prozesse unter einem neuen Aspekt zu betrachten. Der Ionisationsprozess des Wasserstoffmolekuelions im starken Lichtfeld wird eingehend untersucht, insbesondere die Frage, bei welchen Kernabstaenden die Ionisation stattfindet. Fuer das Heliumatom liefert die Analyse der zur Einfach- bzw. Doppelionisation fuehrenden Anfangszustaende der Bohmschen Testteilchen neue Einblicke in das nichtsequentielle Ionisationsverhalten.

Diese Arbeit umfaßt theoretische und experimentelle Untersuchungen zu turbulenten Strömungs- und Ausbreitungsvorgängen in verschieden rauhen, natürlich gewachsenen Windkanalgrenzschichten (von hydraulisch glatt bis aerodynamisch vollrauh). Dabei werden ausgewählte turbulente Strömungs- und Ausbreitungsgrößen als Funktion der Rauhigkeit und der Höhe vorgestellt. Ferner wird mit den aus der Literatur bekannten kohärenten Strukturen eine bildhafte Vorstellung der physikalischen Vorgänge gegeben. Aus den umfangreichen Untersuchungen zum Strömungsfeld werden die Höhenprofile der mittleren Geschwindigkeit, der Turbulenzintensitäten, der turbulenten Schubspannung und der turbulenten Wirbelzähigkeit präsentiert. Genannt seien zwei wesentliche Ergebnisse: Erstens, es existiert eine einfache, theoretische Beziehung zwischen den Reynolds?schen Normalspannungen und der turbulenten Schubspannung. Beide sind durch den sogenannten Neigungswinkel miteinander gekoppelt. Dieser höhen- und rauhigkeitsabhängige Winkel, der durch eine Hitzdrahtmessung mit nur einer X-Sonde bestimmbar ist, charakterisiert die Ebene, auf der sich kohärente Strukturen stromabwärts bewegen. Zweitens, es besteht eine starke Diskrepanz zwischen integralen Längenmaßstäben der Turbulenz, die einerseits aus Autokorrelations- und andererseits aus 2-Punkt-Korrelationsmessungen ermittelt werden. Der Unterschied wird durch die Verletzung der Taylor-Hypothese in der turbulenten Scherschicht verursacht. Als Ergebnis folgt, daß statt der mittleren Strömungsgeschwindigkeit die sogenannte Wirbeltransportgeschwindigkeit zur Umrechnung von Längen- und Zeitmaßstäben verwendet werden muß. Weiterhin wird die Ausbreitung eines passiven Tracergases im Nachlauf einer horizontal ausblasenden Punktquelle untersucht. Die turbulenten Massenflüsse werden direkt gemessen. Damit wird einerseits das Problem der Vernachlässigung des in Ausbreitungsrichtung liegenden turbulenten Massenflusses gegenüber dem konvektiven Transport untersucht, und andererseits werden mittels der Boussinesq-Approximation die turbulenten Diffusionsparameter als Funktion der Höhe berechnet. Ferner werden theoretische Beziehungen, die das Nah- und Fernfeld berücksichtigen, sowohl für die turbulenten Diffusionsparameter als auch für die räumlichen Ausbreitungsparameter hergeleitet und mit den experimentellen Ergebnissen verglichen. Schließlich wird aus dem Verhältnis der turbulenten Diffusionsparameter für den Impuls- und Stoffaustausch die turbulente Schmidt-Zahl berechnet, die keine, wie in der Literatur oft angenommene, Konstante ist, sondern stark über der Höhe variiert.

Die Dissertation beschreibt Untersuchungen der intermetallischen Verbindungen TbxY1-xNi2B2C bzw. TbxEr1-xNi2B2C, Tb2PdSi3 sowie Dy2PdSi3, die sich auszeichnen durch physikalische Erscheinungen, die durch die Wechselwirkung der magnetischen Momente der Seltenerd (SE)-Ionen mit den Leitungselektronen hervorgerufen werden. Sie umfasst Beiträge zur Konstitution der Legierungssysteme, methodische Untersuchungen zur Einkristallzüchtung, zur Charakterisierung der Homogenität und Perfektion der Kristalle und zu physikalischen Eigenschaften (Supraleitung, Magnetismus). Die für das Erstarrungs- und Schmelzverhalten der intermetallischen Phasen relevanten quasi-binären Schnitte der Tb-(Y, Er)-Ni-B-C bzw. Tb(Dy)-Pd-Si-Phasendiagramme, die bisher noch nicht bekannt waren, konnten bestimmt werden. Damit wurden die Prozessparameter der Einkristallzüchtung durch tiegelfreies Zonenschmelzen optimiert. Die unterschiedlichen Erstarrungstypen, peritektische Erstarrung (SENi2B2C) bzw. kongruentes Erstarren (SE2PdSi3), wurden durch unterschiedliche Ziehgeschwindigkeiten bei der Einkristallzüchtung berücksichtigt. An den massiven Einkristallen wurden Homogenitätsuntersuchungen hinsichtlich Elementkonzentration und physikalischer Eigenschaften (Tc, Tn, RRR) als Funktion der Längskoordinate durchgeführt, die geringe Eigenschaftsunterschiede der einkristallinen Proben nachweisen. Aus der Zusammensetzungsänderung über die Kristalllänge konnte in Verbindung mit in-situ Messungen der Zonentemperatur ein einfaches Prozessmodell des Zonenschmelzens der untersuchten Verbindungen entwickelt werden. Die Korrelation von magnetischen und supraleitenden Eigenschaften der Borokarbidmischreihen werden primär vom Verhältnis der Seltenen Erden bestimmt aber auch durch die Konzentration der weiteren Elemente. An Einkristallen konnte eine Anisotropie des oberen kritischen Feldes der Supraleitung von TbxY1-xNi2B2C gezeigt werden, die durch die magnetischen Tb-Ionen bestimmt wird. Die Untersuchungen der Tb2PdSi3- und Dy2PdSi3-Einkristalle ergaben eine Anisotropie der magnetoelektrischen Eigenschaften. / In this thesis investigations of the intermetallic compounds TbxY1-xNi2B2C, TbxEr1-xNi2B2C, Tb2PdSi3 and Dy2PdSi3 are presented. These compounds exhibit interesting physical phenomena caused by the interaction of the rare earth (RE) magnetic moments on the conduction electrons. Moreover, contributions on the constitution of the alloy systems, basic investigations of crystal growth process, homogeneity, microstructure and physical properties (superconductivity, magnetism) of the crystals are given. The quasi-binary sections of the Tb-(Y, Er)-Ni-B-C and Tb(Dy)-Pd-Si-phase diagrams which are relevant for the crystallisation of the different intermetallic phases have been determined for the first time. They were utilised for optimisation of the process parameters of single crystal growth by floating-zone melting. Because of the different solidification modes of RENi2B2C (peritectic solidification) and RE2PdSi3 (congruent solidification) different growth velocities have been employed in crystal growth. The composition and the physical properties (Tc, Tn, RRR) have been investigated as function of the crystal axis co-ordinate. As these properties show only a slight shift over the crystal length samples are representative for the whole crystal. From the slight composition shift over the crystal length a process model of the floating zone growth has been developed utilising the in-situ measurements of the zone-temperature. The correlation of magnetic and superconducting properties of the borocarbide solid solution compounds are mainly governed by the RE-fraction but they are also influenced by the concentration of the other elements. For TbxY1-xNi2B2C single crystals an anisotropic upper critical field of superconductivity has been detected which is induced by the magnetic Tb-ions. The investigations of Tb2PdSi3 and Dy2PdSi3 revealed an anisotropy of the magnetoresistive properties.

Charge excitations in different 3d transition metal compounds are studied. In particular, the influence of the lattice geometry on the character of these excitations is investigated. For this purpose, the momentum dependent loss function of electron energy-loss spectroscopy (EELS) as well as the optical conductivity are calculated and compared with the experimental data of NaV$_{2}$O$_{5}$, LiV$_{2}$O$_{5}$, Sr$_{2}$CuO$_{3}$, and CuGeO$_{3}$ . A quarter-filled extended Hubbard model on a system of coupled ladders provides a qualitative explanation for the highly anisotropic charge excitations of NaV$_{2}$O$_{5}$ and LiV$_{2}$O$_{5}$. These ladder compounds do not only differ from the charge ordering pattern but also from the coupling between different ladders: In LiV$_{2}$O$_{5}$ one finds a strong inter-ladder hopping which is very small in NaV$_{2}$O$_{5}$. On the other hand, in NaV$_{2}$O$_{5}$ the ladders are coupled by a strong inter-ladder Coulomb interaction. The charge excitations of quasi one-dimensional cuprates reflect both the properties of the CuO$_{4}$ plaquettes and the character of the coupling between different plaquettes. Independently from the geometry of the cuprat chains, the local excitation of the copper hole onto the adjacent oxygen orbitals is always found. Further transitions with an excitation energy below the local excitation of a single plaquette result from a hole transfer to another plaquette. These excitations with hole delocalization dominate the spectra of the corner-shared Sr$_{2}$CuO$_{3}$. In contrast to this, the hole transfer leads only to a pre-peak in the spectra of the edge-shared CuGeO$_{3}$. Furthermore, it is shown that the hole transfer is determined by the geometry of the edge-shared CO. / Gegenstand dieser Arbeit ist die theoretische Analyse von Ladungsanregungen in verschiedenen niedrigdimensionalen 3d-Übergangsmetallverbindungen, wobei insbesondere der Einfluß der Gittergeometrie auf die Charakteristik der Anregungen untersucht wurde. Mit Hilfe des Lanczos-Algorithmus' wurden dazu sowohl die impulsabhängige Verlustfunktion der Elektron-Energie-Verlust-Spektroskopie (EELS) als auch die optische Leitfähigkeit für NaV$_{2}$O$_{5}$, LiV$_{2}$O$_{5}$, Sr$_{2}$CuO$_{3}$ und CuGeO$_{3}$ berechnet und mit den experimentellen Ergebnissen verglichen. Unter der Verwendung eines Modells viertelgefüllter Leitern kann man die Ladungsanregungen sowohl für NaV$_{2}$O$_{5}$ als auch LiV$_{2}$O$_{5}$ sehr gut beschreiben. In diesen Materialien findet man nicht nur unterschiedliche Ladungsordnungen sondern vor allem auch verschiedene Kopplungsarten zwischen den Leitern. Während die Leitern im NaV$_{2}$O$_{5}$ durch die Coulomb-Wechselwirkung miteinander gekoppelt sind, existiert im LiV$_{2}$O$_{5}$ ein Austausch aufgrund einer starken Hybridisierung zwischen den Leitern. Die Ladungsanregungen von quasi eindimensionalen Kupratketten spiegeln sowohl die Plaketteneigenschaften als auch die Plakettenkopplung wider. Unabhängig von der Geometrie der Ketten findet man stets die lokale Anregung des Kupferloches auf die umliegenden Sauerstofforbitale. Aus einem möglichen Lochtransfer zu benachbarten Plaketten resultieren außerdem noch Anregungen, die energetisch unterhalb der Plakettenanregung liegen und unmittelbar von der Kettengeometrie abhängen. Während im eckenvernetzten Sr$_{2}$CuO$_{3}$ diese Anregungen die Spektren dominieren, spielt der Lochtransfer im kantenvernetzten CuGeO$_{3}$ nur eine untergeordnete Rolle.

In dieser Arbeit wird die nanoskalige Struktur von Grenzschichten in binären metallischen Multischichten untersucht. Ausgangspunkt sind laserdeponierte Multischichten des mischbaren Systems Fe/Al und des nichtmischbaren Systems Co/Cu. Die Struktur der durch die hochenergetischen Teilchen bei der Deposition entstandenen Grenzschichten wird mit Hilfe von zahlreichen Analyseverfahren (RBS, CEMS, EXAFS, Röntgenverfahren, TEM, AES und magnetische Messungen), sowie Simulationsrechnungen auf Basis des ballistischen Mischens (TRIDYN) untersucht. Anschließend wird mit Hilfe von Ionenstrahlmischen und thermischem Anlassen die Grenzschichtstruktur weiter modifiziert.

The goal of this Thesis is to give a presentation of some key issues regarding the non-perturbative renormalization of the periodic scalar field theories. As an example of the non-perturbative methods, we use the differential renormalization group approach, particularly the Wegner-Houghton and the Polchinski renormalization group equations, in order to investigate the renormalization of a one-component periodic scalar field theory. The Wegner-Houghton equation provides a resummation of the loop-expansion, and the Polchinski equation is based on the resummation of the perturbation series. Therefore, these equations are exact in the sense that they contain all quantum corrections. In the framework of these renormalization group equations, field theories with periodic self interaction can be considered without violating the essential symmetry of the model: the periodicity. Both methods - the Wegner-Houghton and the Polchinski approaches - are inspired by Wilson's blocking construction in momentum space: the Wegner-Houghton method uses a sharp momentum cut-off and thus cannot be applied directly to non-constant fields (contradicts with the "derivative expansion"); the Polchinski method is based on a smooth cut-off and thus gives rise naturally to a "derivative expansion" for varying fields. However, the shape of the cut-off function (the "scheme") is not fixed a priori within Polchinski's ansatz. In this thesis, we compare the Wegner--Houghton and the Polchinski equation; we demonstrate the consistency of both methods for near-constant fields in the linearized level and obtain constraints on the regulator function that enters into Polchinski's equation. Analytic and numerical results are presented which illustrate the renormalization group flow for both methods. We also briefly discuss the relation of the momentum-space methods to real-space renormalization group approaches. For the two-dimensional Coulomb gas (which is investigated by a real-space renormalization group method using the dilute-gas approximation), we provide a systematic method for obtaining higher-order corrections to the dilute gas result.