Hlavním cílem práce je studium radiačního přenosu energie v termálním plazmatu pomocí aproximační metody sférických harmonických funkcí (PN-aproximace). Práce má teoretický charakter. Pozornost je věnována především P1-aproximaci. Spektrální závislost absorpčních koeficientů byla zpracována pomocí multigroup aproximace. Byl vytvořen výpočetní program pro výpočet radiačních charakteristik v izotermickém válcovém plazmatu a ve válcovém plazmatu s daným teplotním profilem, a vypočteny radiační charakteristiky pro plazma vzduchu a směsí SF6 a PTFE. Získané výsledky umožňují zahrnout radiační ztráty energie do celkové energetické bilance plazmatu elektrického oblouku. Jsou využívány v matematických modelech elektrického oblouku, které vytváří naši spolupracovníci z Ústavu fyziky plazmatu AV ČR v Praze a také ze zahraničních pracovišť (ABB Corporate Research ve Švýcarsku a Siemens AG Corporate Technology v Německu).

In dieser Arbeit werden verschieden Ansätze diskutiert, die zum Verständnis und zur Beschreibung anomalen Diffusionsverhaltens beitragen, wobei insbesondere zwei unterschiedliche Aspekte hervorgehoben werden. Zum einen wird das Entropieproduktions-Paradoxon beschrieben, welches bei der Analyse der Entropieproduktion bei der anomalen Diffusion, beschrieben durch fraktionale Diffusionsgleichungen auftritt. Andererseits wird ein detaillierter Vergleich zwischen Lösungen verallgemeinerter Diffusionsgleichungen mit numerischen Daten präsentiert, die durch Iteration der Mastergleichung auf verschiedenen Fraktalen produziert worden sind. Die Entropieproduktionsrate für superdiffusive Prozesse wird berechnet und zeigt einen unerwarteten Anstieg beim Übergang von dissipativer Diffusion zur reversiblen Wellenausbreitung. Dieses Entropieproduktions-Paradoxon ist die direkte Konsequenz einer anwachsenden intrinsischen Rate bei Prozessen mit zunehmendem Wellencharakter. Nach Berücksichtigung dieser Rate zeigt die Entropie den erwarteten monotonen Abfall. Diese Überlegungen werden für generalisierte Entropiedefinitionen, wie die Tsallis- und Renyi-Entropien, fortgeführt. Der zweite Aspekt bezieht sich auf die anomale Diffusion auf Fraktalen, im Besonderen auf Sierpinski-Dreiecke und -Teppiche. Die entsprechenden Mastergleichungen werden iteriert und die auf diese Weise numerisch gewonnenen Wahrscheinlichkeitsverteilungen werden mit den Lösungen vier verschiedener verallgemeinerter Diffusionsgleichungen verglichen.

With the increase in speculation about the nature of our universe, there has been a growing need to find the truth about Dark Matter. Recent research shows that the Planck-Mass range could be a well-motivated space to probe for the detection of Dark Matter through gravitational coupling. This thesis dives into the possibility of doing the same in two parts. The first part lays out the analysis framework that would sense such an interaction, while the second part outlines a prototype experiment that when scaled up using quantum optomechanical sensors would serve as the skeleton to perform the analysis with.

The aim of my work is to reflect expression coincidence that reflects the theoretical basis of cellular automata and quantum mechanics. I think that art should point to examples of accurate knowledge and in this way spread among potential viewers. This is how I try to get closer to the subjective utopian society WERP-VEGA. I am not entirely convinced that fine arts can change the political situation or address fundamental civilization complications, but I believe that art is able to predict freely one of the possible scenarios of the future because one is only able to do what he can imagine.

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В работе реализован численный алгоритм для решения уравнения Фоккера-Планка, позволяющий получать значения первой и третьей гармоники ансамбля взаимодействующих частиц для различных амплитуд переменного поля. В формулы первой и третьей гармоники вводились функции, зависящие от параметра и восприимчивости Ланжевена, с неопределенными коэффициентами. Неопределенные коэффициенты находились методом наименьших квадратов. Выражения для функций приближались данными из численного решения уравнения Фоккера-Планка и затем минимизировались относительно неопределённых коэффициентов. Получившиеся формулы сравнивались с численным решением и с известными теориями. / In this work, a numerical algorithm for solving the Fokker-Planck equation, which allows to obtain the values of the first and third harmonics of the ensemble of interacting particles for different amplitudes of the alternating field, was implemented. The functions depending on the parameter and Langevin susceptibility with uncertain coefficients were introduced into the formulas for the first and third harmonics. The uncertain coefficients were found by the least-squares method. Expressions for the functions were approximated with data from the numerical solution of the Fokker-Planck equation and then minimized with respect to the uncertain coefficients. The resulting formulas were compared with the numerical solution and with known theories.

Cette thèse est centrée sur l’étude d’équations issues de la théorie cinétique des gaz. Dans tous les problèmes qui y sont explorés, une analyse des problèmes linéaires ou linéarisés associés est réalisée d’un point de vue spectral et du point de vue des semi-groupes. A cela s’ajoute une analyse de la stabilité non linéaire lorsque le modèle est non linéaire. Plus précisément, dans une première partie, nous nous intéressons aux équations de Fokker-Planck fractionnaire et Boltzmann sans cut-off homogène en espace et nous prouvons un retour vers l’équilibre des solutions de ces équations avec un taux exponentiel dans des espaces de type L1 à poids polynomial. Concernant l’équation de Landau inhomogène en espace, nous développons une théorie de Cauchy de solutions perturbatives dans des espaces de type L2 avec différents poids (polynomiaux ou exponentiels) et nous prouvons également la stabilité exponentielle de ces solutions.Nous démontrons ensuite pour l’équation de Boltzmann inélastique inhomogène avec terme diffusif le même type de résultat dans des espaces L1 à poids polynomial dans un régime de faible inélasticité. Pour finir, nous étudions dans un cadre général et uniforme des modèles qui convergent vers l’équation de Fokker-Planck du point de vue de l’analyse spectrale et des semi-groupes. / The topic of this thesis is the study of models coming from kinetic theory. In all the problems that are addressed, the associated linear or linearized problem is analyzed from a spectral point of view and from the point of view of semigroups. Tothat, we add the study of the nonlinear stability when the equation is nonlinear. More precisely, to begin with, we treat the problem of trend to equilibrium for the fractional Fokker-Planck and Boltzmann without cut-off equations, proving an exponential decay to equilibrium in spaces of type L1 with polynomial weights. Concerning the inhomogeneous Landau equation, we develop a Cauchy theory of perturbative solutions in spaces of type L2 with various weights such as polynomial and exponential weights and we also prove the exponential stability of these solutions. Then, we prove similar results for the inhomogeneous inelastic diffusively driven Boltzmann equation in a small inelasticity regime in L1 spaces with polynomial weights. Finally, we study in the same and uniform framework from the spectral analysis point of view with a semigroup approach several Fokker-Planck equations which converge towards the classical one.

This thesis is concerned with methods for Bayesian inference and their applications in astrophysics. We principally discuss two related themes: advances in nested sampling (Chapters 3 to 5), and Bayesian sparse reconstruction of signals from noisy data (Chapters 6 and 7). Nested sampling is a popular method for Bayesian computation which is widely used in astrophysics. Following the introduction and background material in Chapters 1 and 2, Chapter 3 analyses the sampling errors in nested sampling parameter estimation and presents a method for estimating them numerically for a single nested sampling calculation. Chapter 4 introduces diagnostic tests for detecting when software has not performed the nested sampling algorithm accurately, for example due to missing a mode in a multimodal posterior. The uncertainty estimates and diagnostics in Chapters 3 and 4 are implemented in the $\texttt{nestcheck}$ software package, and both chapters describe an astronomical application of the techniques introduced. Chapter 5 describes dynamic nested sampling: a generalisation of the nested sampling algorithm which can produce large improvements in computational efficiency compared to standard nested sampling. We have implemented dynamic nested sampling in the $\texttt{dyPolyChord}$ and $\texttt{perfectns}$ software packages. Chapter 6 presents a principled Bayesian framework for signal reconstruction, in which the signal is modelled by basis functions whose number (and form, if required) is determined by the data themselves. This approach is based on a Bayesian interpretation of conventional sparse reconstruction and regularisation techniques, in which sparsity is imposed through priors via Bayesian model selection. We demonstrate our method for noisy 1- and 2-dimensional signals, including examples of processing astronomical images. The numerical implementation uses dynamic nested sampling, and uncertainties are calculated using the methods introduced in Chapters 3 and 4. Chapter 7 applies our Bayesian sparse reconstruction framework to artificial neural networks, where it allows the optimum network architecture to be determined by treating the number of nodes and hidden layers as parameters. We conclude by suggesting possible areas of future research in Chapter 8.

Lors de la formation du point chaud dans une expérience de Fusion par Confinement Inertiel, le plasma au centre de la sphère de deutérium-tritium peut être loin de l'équilibre thermodynamique local. Dans la première partie, on décrit donc un modèle cinétique ionique de type Vlasov-Fokker-Planck susceptible de prendre en compte ces déséquilibres. Après avoir rappelé les grandes étapes pour résoudre numériquement le système obtenu, on introduit la notion de moyenne entropique pour définir un nouveau schéma numérique traitant les collisions ion-électron homogènes en espace. Ce schéma est conservatif, stable et entropique sous un critère de type CFL dans sa version explicite. Dans sa version semi-implicite, on établit que ce schéma conserve l'équilibre thermodynamique. Le temps de calcul pour résoudre les équations cinétiques étant très important, il est nécessaire d'étudier la possibilité de ne résoudre ces équations que là où c'est nécessaire c'est à dire principalement au centre de la sphère de deutérium-tritium. Dans la seconde partie, on propose donc une technique de couplage cinétique-fluide, la formation du point chaud étant traitée avec le modèle cinétique, le reste avec les équations d'Euler à deux températures (températures ionique et électronique). Les ions deutérium et tritium pouvant ne pas être à l'équilibre thermodynamique, on s'est ensuite posé la question de la validité des formules analytiques donnant le taux de réaction nucléaire, formules établies en supposant que le plasma est à l'équilibre thermodynamique. Dans la troisième partie, on propose donc une méthode de type Monte-Carlo pour résoudre numériquement les équations cinétiques de type Boltzmann qui décrivent les réactions de fusion thermonucléaire et on montre qu'effectivement, les déséquilibres thermodynamiques rencontrés lors de la formation du point chaud peuvent invalider les formules usuelles.

En esta Tesis se ha realizado análisis, diseño y caracterización de los amplificadores de bajoruido y banda ancha en tecnología de GaAs PHEMT con aplicación a los módulos posteriores delradiómetro del instrumento de baja frecuencia del satélite Planck. La Tesis se compone de las siguientes partes:- Introducción y estudio del funcionamiento del radiómetro del instrumento de baja frecuencia de Planck.- Diseño y caracterización de amplificadores de bajo ruido utilizando tecnología de GaAs. Se presentan diseños MMIC en la banda Ka y en la banda Q, y un diseño MIC en la banda Q.- Diseño y construcción de los módulos posteriores en las bandas de 30 y 44 GHz. Se presentan varios prototipos fabricados en ambas bandas, así como medidas de cada uno de los subsistemas que los forman.- Desarrollo de técnicas de medida para receptores de banda ancha con detección directa y su aplicación a la caracterización de los módulos posteriores, mostrando el funcionamiento de los prototipos representativos para las dos bandas de frecuencia.- Integración de los módulos posteriores con los módulos frontales y presentación de algunos de los resultados de medida de los radiómetros completos. / This Thesis deals with the analysis, design and characterization of broadband low noise amplifiersin GaAs PHEMT technology with application to the radiometer Back-End Modules for the Planck Low Frequency Instrument (LFI). The Thesis is composed of the next parts:- Introduction and study about the radiometer of the Planck low frequency instrument.- Design and characterization of low noise amplifiers using GaAs technology. Ka-band MMIC designs and Q-band MMIC and a MIC design are presented.- Design and assembly of the 30 and 44 GHz back-end modules. Several prototypes have been manufactured in both frequency bands and the most representative test results of each subsystem are presented.- Development of measurement techniques for broadband direct detection receivers and their application to the characterization of the back-end modules. Performance of representative prototypes in both frequency bands is included.- Integration of the back end modules and front end modules and significant results of the tests for a radiometer in each frequency band.