XXIV Convegno Fisica Teorica e Struttura della Materia (2006) [Levico Terme (Trento)] [XXIV Convegno ed.]

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Istituto Nazionale per la Fisica della Materia Consiglio Nazionale delle Ricerche Dipartimento di Fisica dell’Universit`a di Trento

XXIV Convegno di

Fisica Teorica e Struttura della Materia Levico Terme (Trento) 17-20 settembre 2006

Comitato Scientifico

Organizzazione

Franco Dalfovo (Trento) Rosario Fazio (Pisa) Roberto Livi (Firenze) Umberto Marini Bettolo Marconi (Camerino) Raffaele Resta (Trieste)

I. Carusotto S. Giorgini S. Pilati A. Recati

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Foto in copertina: Fabrice Neyret (lab. GRAVIR-IMAG)

PROGRAMMA DOMENICA 17 POMERIGGIO: GRANULARI E COLLOIDI . . . Ore 17.00, Chairman: Antonio Scala . . . . . . . . . . . . . . Ore 17.30, Relatore: Andrea Puglisi . . . . . . . . . . . . . . . Ore 18.20, Relatore: Antonio Lamura . . . . . . . . . . . . . . LUNED`I 18 MATTINA: STRUTTURA ELETTRONICA . . . . . Ore 8.30, Chairman: Raffaele Resta . . . . . . . . . . . . . . . Ore 9.00, Relatore: Gianni Profeta . . . . . . . . . . . . . . . Ore 9.50, Relatore: Manuela Capello . . . . . . . . . . . . . . Ore 11.10, Relatore: Roberto D’Agosta . . . . . . . . . . . . . Ore 12.00, Relatore: Stefania De Palo . . . . . . . . . . . . . . LUNED`I 18 POMERIGGIO: TAVOLA ROTONDA . . . . . . . . . LUNED`I 18 POMERIGGIO: OTTICA E DISPOSITIVI . . . . . . Ore 17.00, Chairman: Gian-Luca Oppo . . . . . . . . . . . . . Ore 17.30, Relatore: Giovanna Morigi . . . . . . . . . . . . . . Ore 18.20, Relatore: Francesca Maria Marchetti . . . . . . . . MARTED`I 19 MATTINA: MECCANICA STATISTICA DEL NON Ore 8.30, Chairman: Lamberto Rondoni . . . . . . . . . . . . Ore 9.00, Relatore: Federico Toschi . . . . . . . . . . . . . . . Ore 9.50, Relatore: Luca Delfini . . . . . . . . . . . . . . . . . Ore 11.10, Relatore: Andrea Gambassi . . . . . . . . . . . . . Ore 12.00, Relatore: Marco Baiesi . . . . . . . . . . . . . . . . MARTED`I 19 POMERIGGIO: POSTER SESSION MARTED`I 19 POMERIGGIO: MODELLISTICA BIOLOGICA . . Ore 17.00, Chairman: Cristian Micheletti . . . . . . . . . . . . Ore 17.30, Relatore: Claudio Anselmi . . . . . . . . . . . . . . Ore 18.20, Relatore: Carlo Guardiani . . . . . . . . . . . . . . MARTED`I 19 SERA: TALK DI FISICA SPERIMENTALE . . . . Ore 21.00, Relatore: Giorgio Rossi . . . . . . . . . . . . . . . . MERCOLED`I 20 MATTINA: ATOMI ULTRAFREDDI . . . . . . Ore 8.30, Chairman: Andrea Trombettoni . . . . . . . . . . . Ore 9.00, Relatore: Alessandro Vezzani . . . . . . . . . . . . . Ore 9.50, Relatore: Mauro Antezza . . . . . . . . . . . . . . . Ore 11.10, Relatore: Roberta Citro . . . . . . . . . . . . . . . Ore 12.00, Relatore: Alessio Recati . . . . . . . . . . . . . . .

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7 7 8 9 11 11 12 13 14 15 17 19 19 20 21 23 23 24 25 26 27

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ABSTRACTS DEI POSTERS

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RELATORI E SESSIONI 1982 - 2004 RELATORI 1982 - 2004 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . SESSIONI 1982 - 2004 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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INDICE DEGLI AUTORI

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PROGRAMMA DELLE RELAZIONI

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PROGRAMMA DELLE RELAZIONI

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DOMENICA 17 POMERIGGIO: GRANULARI E COLLOIDI Ore 17.00, Chairman: Antonio Scala

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PROGRAMMA DELLE RELAZIONI

Ore 17.30, Relatore: Andrea Puglisi Fluttuazioni del flusso di calore in gas granulari Andrea Puglisi Dipartimento di Fisica, Universit`a di Roma ”La Sapienza”, p.le Aldo Moro 2 00185, Roma, Italy Da quando la Fisica Teorica ha rivolto la sua attenzione ai fondamenti della teoria cinetica granulare, esperimenti sempre piu’ dettagliati sui gas granulari sono stati effettuati per verificare le previsioni teoriche. In un articolo recente (Menon and Feitosa, Phys. Rev. Lett. 92, 164301 (2004)) sono stati riportati dei risultati molto interessanti sulle fluttuazioni dell’energia che attraversa una sezione del sistema. In questa presentazione discutero’ le possibili interpretazioni teoriche di questi risultati, dimostrando che la Relazione di Fluttuazione di Gallavotti-Cohen non si puo’ applicare in questo tipo di setup sperimentale.

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Ore 18.20, Relatore: Antonio Lamura HYDRODYNAMIC EFFECTS ON CLOSED MEMBRANES IN SHEAR FLOW Antonio Lamura1 and G. Gompper2 1

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Istituto Applicazioni Calcolo, CNR, Sezione di Bari, Via Amendola 122/D, 70126 Bari, Italy Tel: +39 0805929745 Fax: +39 0805929770 E-mail: [email protected] Web: http://www.ba.iac.cnr.it/ irmaal21

Institut fuer Festkoerperforschung, Forschungszentrum Juelich, 52425 Juelich, Germany Tel: +49 2461 614012 Fax: +49 2461 612850 E-mail: [email protected] Web: http://www.fz-juelich.de/iff/staff/Gompper G/

Understanding dynamical properties of membranes and vesicles in shear flow is important for both basic research and biological applications. In this presentation we will show some preliminary results for the study of shear flow effects on two-dimensional vesicles. We consider a single vesicle whose dynamics is described by Molecular Simulation. It is embedded in a solvent which is modeled at a mesoscopic level through multi-particle collision dynamics which conserves mass, momentum, and energy. Solvent particles undergo bounce-back collisions with the vesicle. Thermal fluctuations of the solvent and of the membrane are consistently taken into account. We will focus our attention on two aspects: The deformation and alignment of the vesicle in flow as a function of the shear rate and the hydrodynamic effects on the spectrum of fluctuations of the membrane.

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PROGRAMMA DELLE RELAZIONI

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LUNED`I 18 MATTINA: STRUTTURA ELETTRONICA Ore 8.30, Chairman: Raffaele Resta

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PROGRAMMA DELLE RELAZIONI

Ore 9.00, Relatore: Gianni Profeta NUOVI MATERIALI E NUOVI METODI PER UN VECCHIO PROBLEMA: ´ LA SUPERCONDUTTIVITA G. Profeta3 , A. Floris2,3 , A. Sanna3 , M. L¨ uders1 , M. A. L. Marques2 , N. N. Lathiotakis2 , C. Franchini3 , E. K. U. Gross2 , A. Continenza4 , S. Massidda3 1

Daresbury Laboratory, Warrington WA4 4AD, United Kingdom 2 Institut f¨ ur Theoretische Physik, Freie Universit¨at Berlin, 3 INFM SLACS, Dipartimento di Scienze Fisiche, Univ. di Cagliari, 4 C.A.S.T.I., Dipartimento di Fisica, Univ. di L’Aquila Lo svulippo dei metodi a principi primi basati sulla teoria del funzionale di densit´a (DFT) nell’ambito della fisica dei materiali ha prodotto importanti sviluppi sia in ambito scientifico che tecnologico. Mediante tale approccio sono state interpretate molte osservazioni sperimentali e, data la natura predittiva del metodo, sono stati ”progettati” nuovi materiali con promettenti propriet´a fisiche. Purtroppo la formulazione originale del DFT non predice lo stato superconduttivo dei metalli, limitando la sua validit´a allo stato ”normale” dei materiali. In questo seminario verr´a introdotta la generalizzazione della teoria del funzionale di densit´a per lo stato superconduttore[1]. Inoltre, mostreremo come l’implementazione del metodo, permetta la predizione da principi primi delle propriet´a superconduttive di materiali ”reali”: metalli semplici[2], metalli sotto pressione[3], diboruro di magnesio[4,5], grafite intercalata. 1. M. L¨ uders etal., Phys. Rev. B 72, 024545 (2005). 2. M. A. L. Marques etal., Phys. Rev. B 72, 024546 (2005). 3. G. Profeta etal., Phys. Rev. Lett. 96, 047003 (2006). 4. A. Floris etal., Phys. Rev. Lett. 94, 037004 (2005). 5. A. Sanna, etal., Phys. Rev. B 73, 144512 (2006)

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Ore 9.50, Relatore: Manuela Capello VARIATIONAL DESCRIPTION OF MOTT INSULATORS Manuela Capello,1,2 Federico Becca,1,2 Seji Yunoki,1,2 Sandro Sorella,1,2 , Michele Fabrizio,1,2,3 and Erio Tosatti1,2,3 1

SISSA-ISAS, International School for advanced studies, Trieste, Italy 2 INFM-Democritos National Simulation Centre, Trieste, Italy. 3 International Centre for Theoretical Physics (ICTP), P.O. Box 586, I-34014 Trieste, Italy

We present a variational paradigm to understand the physical properties of the Mott insulating state. The wave function is described by a long-range density-density Jastrow projector acting on an uncorrelated mean-field state. We show that this wavefunction reproduces the low-energy properties of the Hubbard model in one dimension, both at finite hole doping, where we obtain the exponents predicted by the Tomonaga-Luttinger theory, and at half filling, where an insulating phase is reached with a change of the small-q part of the Jastrow factor. In two dimension, with the same ansatz, following a mapping into the classical Coulomb gas model, we predict (and verify numerically with quantum Monte Carlo) that the Mott insulating state appears only for large enough strength of the correlation, whereas below a critical value a metallic phase with non Fermiliquid properties occurs. Finally, we verify the validity of our ansatz on the 2D Bose Hubbard model, both with onsite and extended interaction, and compare our variational results with the numerically exact ones obtained with diffusion Monte Carlo calculations. 1. M. Capello, F. Becca, M. Fabrizio, S. Sorella, and E. Tosatti, Phys. Rev. Lett. 94, 026406 (2005) 2. M. Capello, F. Becca, S. Yunoki, M. Fabrizio, and S. Sorella, Phys. Rev. B 72, 085121 (2005) 3. M. Capello, F. Becca, S. Yunoki, S. Sorella, cond-mat/0509062 (submitted to PRB)

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PROGRAMMA DELLE RELAZIONI

Ore 11.10, Relatore: Roberto D’Agosta APPROCCIO IDRODINAMICO AL TRASPORTO DI CORRENTE E CALORE IN SISTEMI NANOSCOPICI Roberto D’Agosta1 e Massimiliano Di Ventra1 1 University of California - San Diego, La Jolla, CA 92093 USA Lo studio della dinamica di un sistema di molti elettroni `e un problema analiticamente difficile e computazionalmente molto impegnativo. Alcune tecniche alternative alla soluzione diretta tentano di ridurre lo studio del sistema a molti corpi ad un problema in cui solo alcune variabili, quelle fisicamente pi` u interessanti e rilevanti, sono considerate. Un esempio classico `e l’idrodinamica in cui solo la densit`a, il campo di velocit`a, la pressione e la temperatura del liquido sono considerate. Sarebbe interessante capire quando un sistema quantistico pu`o essere trattato con una meccanica “continua”. Partendo dall’osservazione fondamentale che la Meccanica Quantistica `e una teoria che ammette una forma idrodinamica, cio`e una formulazione nella quale la densit`a e le velocit`a sono delle variabili fondamentali, sviluppiamo una teoria idrodinamica del trasporto di corrente [1] e calore [2] in sistemi di dimensioni nanoscopiche. Il paradigma sperimentale che abbiamo in mente `e una nanostruttura connessa a due elettrodi. La presenza della nanostruttura induce, in maniera naturale, una scala di tempi di rilassamento estremamente rapida [1, 3]. Questo rilassamento `e la chiave che permette di derivare le approssimazioni necessarie per formulare una teoria idrodinamica efficace [1]. Possibili applicazioni di questa teoria sono lo studio del regime turbolento del liquido elettronico [1] e lo studio del riscaldamento locale della nanostruttura [2]. 1. R. D’Agosta e M. Di Ventra, cond-mat/0512326 (2005) 2. R. D’Agosta, Na Sai e M. Di Ventra, cond-mat/0605312 (2006) 3. M. Di Ventra e T.N. Todorov, J. Phys. Cond. Matt., 16, 8025 (2004)

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Ore 12.00, Relatore: Stefania De Palo MAGNETIC PROPERTIES OF THE 2D ELECTRON GAS IN REAL DEVICES Stefania De Palo 1

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DEMOCRITOS CNR-INFM National Simulation Center, Trieste, Italy and Dipartimento di Fisica Teorica, Universit´a di Trieste, Strada Costiera 11, 34014 Trieste, Italy

It is nowadays possible to fabricate solid-state devices in which electrons, at very low density, are confined at the nanoscale in suitable geometries and move almost freely, achieving very high mobilities. Some of these devices are believed to yield a close realization of the two dimensional electron gas (2DEG)model and are being intensely studied also in connection with the apparent metal-insulator transition in two dimensions. I shall review the available experimental evidence on the low-temperature spin susceptibility of such systemsand show that, with the help of accurate Quantum Monte Carlo predictions, the 2DEG provides a good model once specific features of actual devices such as a finite thickness, sources of scattering, and valley degeneracy are taken into account.

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PROGRAMMA DELLE RELAZIONI

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LUNED`I 18 POMERIGGIO ORE 14.30: TAVOLA ROTONDA LA FISICA TEORICA DELLA MATERIA IN ITALIA: IDEE E INIZIATIVE PER FERMARE LA DIASPORA

Moderatore: Sandro Stringari (direttore Centro INFM-CNR BEC, Trento)

Relatori: • E. Molinari (direttore Centro INFM-CNR S3, Modena e Responsabile del Centro di Responsabilit`a CNR-INFM) • G.-L. Oppo (professore Univ. Strathclyde, UK) • G. Rossi (direttore TASC-INFM) • G. Stefani (presidente CNISM) • L. Modica (sottosegretario all’Universit`a e alla Ricerca)

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PROGRAMMA DELLE RELAZIONI

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LUNED`I 18 POMERIGGIO: OTTICA E DISPOSITIVI Ore 17.00, Chairman: Gian-Luca Oppo

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PROGRAMMA DELLE RELAZIONI

Ore 17.30, Relatore: Giovanna Morigi QUANTUM NON-LINEAR OPTICS WITH ULTRACOLD ATOMS Giovanna Morigi Grup d’Optica, Departament de Fisica, Universitat Autonoma de Barcelona, 08193 Bellaterra, Spain In this contribution I will discuss light scattering by ultracold atoms, and characterize single atoms and gases of ultracold atoms as medium for implementing atom-photon interfaces. In the first part, I will discuss the role of the internal degrees of freedom, and show how atomic coherence may critically affect the response of an atomic medium, otherwise opaque to light propagation [1], and how the response can be controlled via external parameters. In the second part, I will discuss the role of the atomic external degrees of freedom in determining the quantum state of light at the output. I will focus first on intensity measurements of the light scattered by cold trapped atoms [2]. Then, I will discuss intensity-intensity correlations in the light scattered by a single cold atom in a harmonic potential. I will show that the Stokes and anti-Stokes components of the spectrum of resonance fluorescence of a single trapped atom, which originate from the mechanical coupling between the scattered photons and the quantized motion of the atomic center of mass, exhibit quantum correlations which are of two-mode-squeezing type. I will study and demonstrate the build-up of such correlations in a specific setup, which is experimentally accessible, and where the atom acts as efficient and continuous source of EPR-entangled, two-mode squeezed light [3]. In the outlook, I will discuss the scaling of these dynamics from a single atom to ordered structures of ultracold atoms [4].

1. S. Kajari-Schr¨oder, G. Morigi, S. Franke-Arnold, and G.-L. Oppo, quant-ph/0605197; C. Champenois, G. Morigi, and J. Eschner, quant-ph/0607218. 2. M. Bienert, W. Merkel, and G. Morigi, Phys. Rev. A 73, 033402 (2006); P. Ca˜ nizares, T. G¨orler, S. Rist, J.P. Paz, W.P. Schleich, and G. Morigi, in preparation. 3. G. Morigi, J. Eschner, S. Mancini, and D. Vitali, Phys. Rev. Lett. 96, 023601 (2006); Phys. Rev. A 73, 033822 (2006); D. Vitali, G. Morigi, and J. Eschner, quantph/0605231. 4. J. Larson, B. Damski, G. Morigi, M. Lewenstein, cond-mat/0608335; P. Vignolo, R. Fazio, and G. Morigi, in preparation.

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Ore 18.20, Relatore: Francesca Maria Marchetti ` DI CdTe: DALLA CONDENSAZIONE DI POLARITONI IN MICROCAVITA TEORIA ALLA PRATICA F. M. Marchetti1 , M. H. Szymanska2 , J. Keeling3 , e P. B. Littlewood1 1

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Cavendish Laboratory, University of Cambridge, Madingley Road, Cambridge CB3 0HE, UK Clarendon Laboratory, Department of Physics, University of Oxford, Parks Road, Oxford, OX1 3PU, UK 3 Department of Physics, Massachusetts Institute of Technology, 77 Mass. Ave., Cambridge, MA 02139, USA

Phenomena like Bose-Einstein condensation (BEC), superfluidity and superconductivity share the property of macroscopic phase coherence. Many systems are known to be characterised by macroscopic phase coherence, going from almost ideal systems like dilute atomic gases, which have been recently shown to condense at temperatures below 10−6 K, to more exotic systems. The search for condensation in excitonic semiconductor structures dates back more than 40 years and has been, until very recently [1], elusive. By confining photons in a semiconductor microcavity, and strongly coupling them to electronic excitations, one may create new bosonic quasi-particles, partially matter-like and partially light-like, called polaritons. Polaritons have an effective mass of 10−9 times that of Rubidium atoms, thus allowing BEC at elevated temperatures. I will present the comprehensive set of experiments [1] which has finally given evidence for BEC of polaritons in a CdTe microcavity. I will then discuss how the evidence for polariton condensation collected experimentally relates to that expected theoretically. In particular, I will show that the conditions under which such signatures were observed match well the predictions of a model tailored for CdTe microcavities, which takes into account features like reduced dimensionality, quantum well disorder, long-range interaction and internal structure of polaritons [2] and their finite lifetime [3]. 1. J. Kasprzak, M. Richard, S. Kundermann, A. Baas, P. Jeanbrun, J. Keeling, F. M. Marchetti, M. H. Szymanska, R. Andr´e, J. L. Staehli, V. Savona, P. B. Littlewood, B. Devaud, and Le Si Dang, Nature, to appear (2006). 2. F. M. Marchetti, J. Keeling, M. H. Szymanska, and P. B. Littlewood, Phys. Rev. Lett. 96, 066405 (2006). 3. M. H. Szymanska, J. Keeling and P. B. Littlewood, Phys. Rev. Lett. 96, 230602 (2006).

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PROGRAMMA DELLE RELAZIONI

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MARTED`I 19 MATTINA: MECCANICA STATISTICA DEL NON EQUILIBRIO Ore 8.30, Chairman: Lamberto Rondoni

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PROGRAMMA DELLE RELAZIONI

Ore 9.00, Relatore: Federico Toschi STATISTICAL PROPERTIES OF EULERIAL AND LAGRANGIAN TURBULENCE Federico Toschi IAC ”Mauro Picone” (C.N.R.), Viale del Policlinico 137, I-00161, Rome (ITALY) After an introduction to the phenomenology of Eulerian turbulence and its multi-fractal description we will go through Lagrangian turbulence both from theoretical and numerical point of view. Comparison with recent experiment will be presented.

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Ore 9.50, Relatore: Luca Delfini SELF CONSISTENT MODE-COUPLING APPROACH TO ONE-DIMENSIONAL HEAT TRANSPORT Luca Delfini1 , Stefano Lepri2 , Roberto Livi3 , Antonio Politi4 1

Istituto dei Sistemi Complessi, via Madonna del Piano 10,Sesto Fiorentino (FI),Italia 2 Istituto dei Sistemi Complessi, via Madonna del Piano 10,Sesto Fiorentino (FI),Italia 3 Dipartimento di Fisica, via G. Sansone 1,Sesto Fiorentino(FI) ,Italia 4 Istituto dei Sistemi Complessi, via Madonna del Piano 10,Sesto Fiorentino (FI),Italia ` noto che fenomeni di trasporto in una dimensione spaziale sono molto diversi dai corE rispettivi tridimensionali. In bassa dimensione spaziale si possono avere infatti fenomeni di trasporto anomalo. Per comportamento anomalo si intende la divergenza dei coefficienti del trasporto con la taglia del sistema. Presenter`o i risultati relativi alle soluzioni analitiche e numeriche per le equazioni della teoria Mode-Coupling relative al problema della conduzione del calore in sistemi classici unidimensionali. Questesoluzioni ci hanno portato a proporre uno scenario nuovo per accomodare i risultati analitici e numerici esistenti. In particolar modo ipotizziamo che esistano due classi di universalit`a e che il comportamento di scala dipenda dall’ordine del primo termine non lineare rilevante del potenziale di interazione.

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PROGRAMMA DELLE RELAZIONI

Ore 11.10, Relatore: Andrea Gambassi FENOMENI CRITICI IN STATI STAZIONARI DI NON-EQUILIBRIO: IL CASO DELLA DIFFUSIONE IN PRESENZA DI CAMPI ESTERNI Andrea Gambassi1 , Sergio Caracciolo2 , Massimiliano Gubinelli3 e Andrea Pelissetto4 1

Max-Planck-Institut f¨ ur Metallforschung and Institut f¨ ur Theoretische und Angewandte Physik, Universit¨at Stuttgart, Stuttgart, Germania 2 Dipartimento di Fisica and INFN – Sez. di Milano, Universit`a degli Studi di Milano, Milano, Italia 3 Dipartimento di Matematica Applicata and INFN – Sez. di Pisa, Universit`a degli Studi di Pisa, Pisa, Italia 4 Dipartimento di Fisica and INFN – Sez. di Roma I, Universit`a degli Studi di Roma “La Sapienza”, Roma, Italia Molti sistemi fisici all’equilibrio termodinamico mostrano transizioni di fase per certi valori di alcuni parametri esterni (temperatura, pressione, etc.). Alcune di queste, note come transizioni di fase del secondo ordine o fenomeni critici, sono caratterizzate dall’emergere di un comportamento collettivo su scala non piu’ microscopica e da un certo grado di universalita’: sistemi fisicamente diversi mostrano lo stesso comportamento critico. Cio’ consente lo studio di tali fenomeni attraverso modelli estremamente semplificati. Tra questi il modello di Ising e l’equivalente gas su reticolo (nato per spiegare la transizione liquido-vapore nei fluidi) hanno avuto un ruolo fondamentale per lo sviluppo della teoria delle transizioni di fase. Scopo di questa relazione e’ discutere quello che accade al comportamento critico del gas su reticolo quando, per effetto di campi esterni, raggiunge uno stato stazionario di non-equilibrio. 1. B. Schmittmann and R. K. P. Zia, Statistical mechanics of driven diffusive systems, in Phase Transitions and Critical Phenomena, edited by C. Domb and J. L. Lebowitz, Vol. 17 (Academic Press, London, 1995). 2. S. Caracciolo, A. Gambassi, M. Gubinelli, and A. Pelissetto, J. Phys. A: Math. Gen. 36, L315 (2003); J. Stat. Phys. 115, 281 (2004). 3. S. Caracciolo, A. Gambassi, M. Gubinelli, and A. Pelissetto, Phys. Rev. E 72, 056111 (2005).

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Ore 12.00, Relatore: Marco Baiesi TERREMOTI, SOLAR FLARES, E VALANGHE IN SISTEMI CON ` AUTO-ORGANIZZATA CRITICALITA Marco Baiesi1 , Christian Maes2 e Fabio Sattin3 1

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Dip. di Fisica, Univ. di Firenze, Sesto Fiorentino, Italia 2 Inst. for Theoretical Physics, K.U.Leuven, Belgio Consorzio RFX, Associazione ENEA-Euratom, Padova, Italia

Terremoti, solar flares (brillamenti solari) e altri fenomeni mostrano molte similarit`a nella fenomenologia e possono essere manifestazioni di un meccanismo noto come criticalit`a autoorganizzata. L’idea `e che valanghe di rilassamenti nonlineari siano un aspetto dominante di molti sistemi fuori dall’equilibrio, guidandoli ad un regime con correlazioni a lungo raggio ed invarianza di scala. Dei semplici automi cellulari del tipo “sandpile” sono spesso usati per illustrare questo meccanismo e possono aiutare a modellizare i complessi fenomeni in questione. Non tutte le sandpiles, comunque, hanno una fenomenologia soddisfacente. Per esempio, alcune generano una serie temporale di eventi essenzialmente scorrelati. Discuteremo l’origine di questi problemi nel modellizzare la complessit`a spazio-temporale di fenomeni critici e i miglioramenti che sono stati introdotti: alcuni nuovi automi cellulari riproducono bene le correlazioni temporali che si trovano nelle serie temporali di terremoti [1] e di sistemi con plasma [2]. 1. M. Baiesi e C. Maes, preprint cond-mat/0505274. 2. M. Baiesi e F. Sattin, Phys. Rev. Lett. 96, 105005 (2006).

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PROGRAMMA DELLE RELAZIONI

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MARTED`I 19 POMERIGGIO: MODELLISTICA BIOLOGICA Ore 17.00, Chairman: Cristian Micheletti

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PROGRAMMA DELLE RELAZIONI

Ore 17.30, Relatore: Claudio Anselmi Bridging the Gap between Coarse-Grained Models and Molecular Dynamics Simulations Claudio Anselmi1 , Marilisa Neri1 , Paolo Carloni1 , Amos Maritan2 1

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SISSA/ISAS and CNR-INFM-DEMOCRITOS Modeling Center, Via Beirut 2-4, I-34014, Trieste; Dipartimento di Fisica and INFN, Universita’ degli Studi di Padova, Via Marzolo 8, I-35131 Padova

All-atoms molecular dynamics (MD) simulations are a very powerful tool to predict structural, dynamical, and thermodynamical properties of biological molecules and their complexes with ligands. Unfortunately, the current computational power constrains this analysis to time scales of 100 ns, too short to follow several important biological processes, such as ligand-protein recognition, protein-protein interactions, signalling, etc., which evolve on a much longer time scale. To bridge the gap between time scales of feasible simulations and those of biologically relevant motions, several simplified methods have been proposed in which a small number of interaction sites are used to represent the systems. In particular, coarse-grained (CG) models have been introduced in which the potential energy is expressed in terms of harmonic springs between spatially close effective centroids representing amino acids, located on the C and/or C atoms. Unfortunately, since the chemical details of the prote in sequence are neglected, these models cannot be used to investigate p rocesses involving molecular recognition, which are crucial for protein fun ctionality and pharmacological applications. However, such processes are usually highly localized and involve small protein portions. A hybrid approach (MM/CG) has been developed in which the small biologically relevant region of the protein is treated at the level of detail allowed by classical MD (MM region), while the remainder of the protein is treated at the CG level, by only considering C centroids (CG region). The method was tested on three proteins of great pharmacological relevance, belonging to the protease class: the HIV type 1 virus aspartic protease (HIV-1 PR), the human-secretase (BACE) and the Outer-Membrane Protease T (OmpT) from E. coli. The MM/CG model was able to reproduce both the large-scale motions and the local dynamical and chemical features of the active sites of the considered proteins. Nevertheless, these simulations were performed in a few days, whereas the corresponding MD simulations would require months on the same computers. Therefore this model could allow simulating protein-ligand interactions on time scales that are not accessible to standard MD techniques so far.

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Ore 18.20, Relatore: Carlo Guardiani FOLDING AND UNFOLDING SIMULATIONS OF hPin1 WW DOMAIN AND MyBPC C5 DOMAIN THROUGH SIMPLIFIED MODELS Carlo Guardiani1 , Fabio Cecconi2 e Roberto Livi3 1

Centro Interdipartimentale per lo Studio delle Dinamiche Complesse (CSDC), Universit`a di Firenze, Sesto Fiorentino, Italy 2 INFM-CNR Istituto dei Sistemi Complessi (ISC), Roma, Italy 3 Dipartimento di Fisica Universit`a di Firenze, Centro Interdipartimentale per lo Studio delle Dinamiche Complesse (CSDC) e Sezione INFN di Firenze

Simplified protein models are used to study the folding features of hPin1 WW domain and and Myosin Binding Protein C (MyBPC) C5 domain. The folding of the WW domain is studied with the chemically-based Sorenson/Head-Gordon (SHG) model and the topological G¯o-model with force rescaling. The simulations show that the G¯o-model coirrectly reproduces the cooperative, two-state folding mechanism of the WW domain, while the SHG predicts a transition occurring in two stages: a collapse followed by a structural rearrangement. However, the SHG approach remains more reliable in estimating the Φ-values thus suggesting the better suitability of chemically-based models in simulating mutations. A preliminary study of MyBPC C5 domain through G¯o-model simulations is also presented. The goal of the study is to understand the role of residues Asn755, Arg654, and Arg668 whose mutation is related to Hypertrophic Cardiomyopathy. The simulations reveal an asymmetric distribution of Φ-values with strands C, F and G exhibiting much higher values than the other strands. The location of Asn755 in the loop between strands F and G thus suggests an important kinetic role of this residue while the role of Arg654 and Arg668 remains more ambiguous.

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PROGRAMMA DELLE RELAZIONI

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MARTED`I 19 SERA: TALK DI FISICA SPERIMENTALE (IN MEMORIA DI MASSIMO SANCROTTI) Ore 21.00, Relatore: Giorgio Rossi PHYSICS AT THE TASC-INFM NATIONAL LABORATORY Giorgio Rossi Dipartimento di Fisica dell’Universit`a di Modena e Reggio Emilia Laboratorio Nazionale TASC INFM-CNR, ed. MM Area Science Park Basovizza, 34012 Trieste Several physics problems are addressed at TASC by experiments on the properties of matter at the nanoscale. The general problem of the electronic and magnetic properties of low dimensional systems, like surfaces and nanostructures, is addressed by local probes and by high energy resolution spectroscopies using synchrotron radiation. The synthesis of nanostructured materials is pursued by molecular beam epitaxy of heterostructures and nanowires, and by plasma assisted CVD. The nanofabrication is developed with X-ray and Focussed Ion Beam lithographies and Ion Etching techniques in various combinations. The interface between solid surfaces and organic molecules, or bio-molecules is also addressed by spectroscopy, local probe microscopy and single molecule manipulation. Methodological developments crossing over from TEM to X-ray magnetic dichroism to high resolution local probes and optical manipulation are pursued. Advanced photoemission experiments challenge the currently available theory. Fermi Surface Tomography allows to compare changes in the near surface band filling vs. bulk. Bulk sensitive photoemission shows that the screening mechanisms in the bulk of highly correlated materials are peculiar and different from the surface. The class of proximity effects at interfaces spans from highly correlated materials (ferromagnetism, superconductivity) to the coupling mechanisms between ferromagnets and diluted ferromagnetic semiconductors. Some examples of experiments calling for theoretical or computational work will be discussed.

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PROGRAMMA DELLE RELAZIONI

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MERCOLED`I 20 MATTINA: ATOMI ULTRAFREDDI Ore 8.30, Chairman: Andrea Trombettoni

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PROGRAMMA DELLE RELAZIONI

Ore 9.00, Relatore: Alessandro Vezzani DIAGRAMMI DI FASE PER BOSONI ULTRAFREDDI IN RETICOLI DISOMOGENEI

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Alessandro Vezzani1 INFM-CNR e Dipartimento di Fisica Universit`a degli Studi di Parma, Italia

Descriveremo i risultati ottenuti per il modello di Bose-Hubbard definito su strutture disomogenee, focalizzandoci inizialmente sul caso dei supereticoli. Lo studio di modelli bosonici su questo tipo di strutture haavuto recentemente un notevole impulso a causa degli sviluppi sperimentali che mostrano la possibilit`a di intrappolare atomi ultrafreddi in supereticoli ottenuti sovrapponendo fasci laser contropropaganti di diversa frequenza. Lo studio del modello di Bose-Hubbard su supereticoli mette in luce come la disomogeneita’ possa dare origine a delle propriet`a quantistichepeculiari rispetto al caso omogeneo. In particolare evidenzieremo la presenza di fasi quantistiche isolanti tipo Mott a filling frazionario e di fasi isolanti staggered. Inoltre si dimostra l’esistenza nel digramma di fase nel piano mu-t di domini isolanti che presentano un’insolita forma a loophole anziche la usuale forma a lobo. Interessante `e anche discutere come debbano essere generalizzate le tecniche di calcolo analitiche e numericheper studiare sistemi quantistici disomogenei. In particolare utilizzeremo degli approcci sia di campo medio, che perturbativi. Per concludere descriveremo alcuni risultati ottenuti per il modello di Bose-Hubbard su strutture fortemente disomogenee, pi` u complesse dei superreticoli, come ad esempio i grafi a pettine, mostrando l’esistenza di una nuova fasequantistica che chiameremo superfluido confinato.

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Ore 9.50, Relatore: Mauro Antezza THE CASIMIR EFFECT OUT OF THERMAL EQUILIBRIUM AND ITS EFFECTS ON ULTRA-COLD GASES Mauro Antezza Dipartimento di Fisica, Universit`a di Trento e Centro CNR-INFM sulla Condensazione di Bose-Einstein, Via Sommarive 14, I-38050 Povo, Trento, Italia La forza di Casimir-Polder caratterizza l’interazione superficie-atomo originata dalle fluttuazioni del campo elettromagnetico. Nella prima parte di questa relazione verranno discussi i recenti sviluppi teorici [1] sulla dipendenza di tale forza dalla temperatura, sia all’equilibrio che fuori dall’equilibrio termico. In particolare quando la temperatura della superficie ´e diversa da quella dell’ambiente, accade che la forza decada pi´ u lentamente a grandi distanze ed esibisca una dipendenza pi` u forte dalla temperatura. Sar`a descritta anche la recente estenzione di tale forza alla configurazione superficie-superficie [2]. Infine discuteremo l’effetto di frequency shift prodotto della forze superficie-atomo sulle oscillazioni collettive di un condesato di Bose-Einstein posizionato a pochi microns da una superficie dielettrica [3]. Tale effetto permette di studiare con grande accuratezza l’interazione superficie-atomo a grandi distanze. La sua misura sperimentale, realizzata recentemente sia all’equilibrio termico [4] che fuori equilibrio [5], `e risultata essere in accordo con le previsioni teoriche, fornendo la prima dimostrazione della dipendenza termica della forza di CasimirPolder. 1. M. Antezza, L.P. Pitaevskii, and S. Stringari, Phys. Rev. Lett., 95, 113202 (2005). 2. M. Antezza, L.P. Pitaevskii, S. Stringari, and V.B. Svetovoy, to be published (2006) (arXiv:cond-mat/0607205). 3. M. Antezza, L.P. Pitaevskii, and S. Stringari, Phys. Rev. A, 70, 053619 (2004). 4. D.M. Harber, J.M. Obrecht, J.M. McGuirk and E.A. Cornell, Phys. Rev. A, 72, 033610 (2005). 5. J.M. Obrecht, R.J. Wild, M. Antezza, L.P. Pitaevskii, S. Stringari, and E.A. Cornell, to be published (2006) (arXiv:physics/0608074).

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PROGRAMMA DELLE RELAZIONI

Ore 11.10, Relatore: Roberta Citro Phase transitions in the boson-fermion resonance model in one dimension R. Citro1 e E. Orignac2 1

Dipartimento di Fisica “E. R. Caianiello” and Unit`a C.N.I.S.M. di Salerno Universit`a degli Studi di Salerno, Via S. Allende, I-84081 Baronissi (Sa), Italy 2 ´ Laboratoire de Physique Th´eorique de l’Ecole Normale Sup´erieure CNRS-UMR8549 24, Rue Lhomond F-75231 Paris Cedex 05, France We discuss the phase transitions of fermions in one dimension with a narrow Feshbach resonance described by the boson Vfermion resonance model. By means of the bosonization technique, we derive a low-energy Hamiltonian of the system and show that a strongly correlated state exists, where the order parameters of the Bose condensation and superfluidity decay with thesame critical exponent. We also show that density fluctuations near the Fermi wavevector are strongly suppressed as a consequence of a spin gap and a gap against the formation of phase slips. We find a Luther VEmery point where the phase slips and the spin excitations can be described in terms of pseudofermions, providing closed form expressions of the density Vdensity correlations andthe spectral functions. The relevance of our results for experiments with ultracold atomic gases subject to one-dimensional confinement is also discussed. 1. R. Citro, E. Orignac, Phys. Rev. Lett. 95, 130402 (2005). 2. E. Orignac, R. Citro, Phys. Rev. A 73, 063611(2006).

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Ore 12.00, Relatore: Alessio Recati ULTRACOLD FERMI GASES AT UNITARITY A. Recati, I. Carusotto, C. Lobo, S. Giorgini and S. Stringari Dipartimento di Fisica, Universit`a di Trento and CNR-INFM BEC Center, I-38050 Povo, Trento, Italy After an introduction to trapped superfluid spin-1/2 fermions, we focus on some of their properties: (i) a new way to probe the polarizability of a gas with equal number of spin up and spin down particles, and (ii) a possible normal state between the fully polarized and superfluid one in the unbalance case. A brief discussion on recent experiment is eventually presented.

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PROGRAMMA DELLE RELAZIONI

ABSTRACTS DEI POSTERS

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ABSTRACTS DEI POSTERS

43 EFFICIENCY OF INFORMATION SPREADING IN A POPULATION OF DIFFUSING AGENTS E. Agliari1 , R. Burioni1 , D. Cassi1 e F.M. Neri1 1

Dipartimento di Fisica, Universit`a degli Studi di Parma viale G. Usberti 7/A, Parma, Italia

We introduce a model for information spreading among a population of N agents diffusing on a d-dimensional regular lattice, starting from an informed agent (Source). Information passing from informed to unaware agents occurs whenever the relative distance is less than 1. A decay factor z takes into account the degeneration of information as it passes from one agent to another; the final average degree of information of the population, Iav (z), is thus history-dependent. We find that the behavior of Iav (z) is non-monotonic with respect to N and L [1]. In particular, it displays a set of minima whose existence is geometry independent [2]. On the other hand, the structure of the underlying lattice strongly affects the time τ at which the whole population has been reached by information; by comparing numerical simulations with mean-field calculations, we show that dimension d = 2 is marginal for this problem and mean-field calculations become exact for d ≥ 3. 1. E. Agliari, R. Burioni, D. Cassi and F.M. Neri, Phys. Rev. E 73, 046138 (2006) 2. E. Agliari, R. Burioni, D. Cassi and F.M. Neri, submitted.

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ABSTRACTS DEI POSTERS A THEORETICAL APPROACH TO OPTICAL PROPERTIES OF OPAL BASED PHOTONIC CRYSTALS A. Balestreri1 and L. C. Andreani1

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Dipartimento di Fisica “A. Volta”, Universit`a degli Studi di Pavia, via Bassi 6, I-27100 Pavia, Italia

Photonic Crystals (PhCs) are artificial materials whose dielectric function is periodic either in one, two or three dimensions [1,2]. Essentially, they are the optical analogous of ordinary crystals, since their periodicity determines a structure of permitted and forbidden bands for the dispersion ω(k). When light propagation is inhibited for any polarization and any incidence angle we have obtained a complete photonic bandgap. In order to obtain such a control on light propagation, three-dimensional (3D) PhCs are the most appropriate structures to deal with. Among these, artificial opals are readily available 3D PhCs as they can be produced with easy and low cost process, such as natural sedimentation or vertical deposition, and eventually infiltrated with high-index materials to obtain the so-called inverse opals. Bare opals consist of dielectric spheres arranged in a close-packed fcc lattice oriented along the [111] crystallographic direction. A theoretical description of the optical properties including diffraction in the high energy region is needed in order to understand the specific features of these systems. The description s not a trivial one, also because of the partial overlap between consecutive layers of spheres along the [111] direction. In this work we present a theoretical approach to calculate optical spectra of opal PhCs [3,4]. We mimic the actual opaline structure by subdividing each sphere in a set of cylinders whose axis are oriented along [111] direction. Cylinder parameters are optimized by minimizing the difference between the photonic band dispersion of the actual and model geometry, calculated by means of plane wave expansion. The optimized structure is then implemented in a Fourier modal scattering matrix code in order to obtain the optical spectra. Results for bare opal optical spectra both in the low and in the high energy region are shown. In particular we analyse the dependence of diffraction intensity with respect to the layer number: we verify the existence of a “Pendell¨osung phenomenum”, i.e. the periodic exchange of energy between two propagating beams inside the crystal. 1. E. Yablonovitch, Phys. Rev. Lett. 58, 2059 (1987). 2. S. John, Phys. Rev. Lett. 58, 2486 (1987). 3. J.F. Galisteo-L´opez, M. Galli, M. Patrini, A. Balestreri, L. C. Andreani, and C. L´opez, Phys. Rev. B 73, 125103 (2006). 4. A. Balestreri and L.C. Andreani “Optical properties and diffraction effects in opal photonic crystals”, submitted to PRE

45 MEAN-FIELD PHASE DIAGRAM OF THE DISORDERED BOSE-HUBBARD MODEL P. Buonsante1,2 , V. Penna1 and A. Vezzani3 1

3

Dipartimento di Fisica - Politecnico di Torino 2 Lagrange Project, CRT-ISI Foundation Dipartimento di Fisica - Universit`a degli Studi di Parma

We consider the Bose-Hubbard model describing ultracold bosons trapped in an optical lattice with random on-site potentials. We show that the mean-field approximation to this model captures the three phases expected for this system, Mott insulator, Bose glass and superfluid.

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ABSTRACTS DEI POSTERS CROSSOVER BCS-BEC NEL MODELLO DI HUBBARD ATTRATTIVO A. Toschi1 , M. Capone2,3 e C. Castellani3 1

Max-Planck-Institut f”ur Festk¨orperforschung, 70569, Stuttgart, Germany 2 INFM-SMC e ISC-CNR, Via dei Taurini 19, I-00185, Roma, Italia 3 Dipartimento di Fisica, Universit´a di Roma “La Sapienza”, Piazzale A. Moro 5, I-00185, Roma, Italia Utilizzando la Teoria di Campo Medio Dinamico, abbiamo studiato l’evoluzione delle propriet´a della fase superconduttiva del modello di Hubbard attrattivo al variare della costante di accoppiamento, e la graduale evoluzione (crossover) da una superconduttivit´a di tipo BCS, ad una condensazione i Bose di coppie ”preformate”. In particolare, abbiamo seguito l’evoluzione di diverse osservabili attraverso il crossover, caratterizzando in dettaglio il bilancio energetico, e la relazione tra densit´a di superfluido, gap ottica e temperatura critica. Nel regime BCS la temperatura critica e’ controllata dall’ampiezza della gap, e la superconduttivit´a ´e stabilizzata da un guadagno di energia potenziale. Viceversa, nel regime BEC la temperatura critica ´e proporzionale alla densit´a di superfluido, e la nascita della superconduttivit´a ´e associata ad un guadagno di energia cinetica [1]. La diversa natura della fase superconduttiva si riflette anche nelle propriet´a della fase normale, in cui avviene una transizione tra un normale metallo ed una fase di coppie preformate [2]. 1. A. Toschi, M. Capone, and C. Castellani, Phys. Rev. B 72, 235118 (2005) 2. A. Toschi, P. Barone, M. Capone and C. Castellani, New Journal of Physics 7, 7 (2005); M. Capone, C. Castellani, and M. Grilli, Phys. Rev. Lett. 88, 126403 (2002).

47 SUPERCONDUTTIVITA’ E ONDE DI DENSITA’ DI CARICA IN MISCELE DI ATOMI FERMIONICI IN RETICOLI OTTICI T.L. Dao1 , M. Capone2,3 e A. Georges1 1

Centre de Physique Th´eorique, Ecole Polytechnique, 91128 Palaiseau Cedex, France 2 INFM-SMC e ISC-CNR, Via dei Taurini 19, I-00185, Roma, Italia 3 Dipartimento di Fisica, Universit´a di Roma “La Sapienza”, Piazzale A. Moro 5, I-00185, Roma, Italia La competizione tra superconduttivit´a e onde di densit´a di carica in miscele fermioniche di atomi con massa diversa in reticoli ottici viene studiata nel modello di Hubbard attrattivo. Si presentano risultati sia in regime perturbativo, che in accoppiamento forte, e i due casi limite vengono confrontati con la teoria di campo medio dinamico, che permette di determinare il diagramma di fase in funzion dell’ampiezza dell’interazione e dello sbilanciamento tra le masse. Per piccoli valori dello sbilanciamento la fase superconduttiva e’ stabile, mentre al crescere dello sbilanciamento per valori medi e grandi dell’attrazione, sia ha una separazione di fase tra un’onda di densit´a di carica commensurata (a densit´a 0.5) e un superconduttore. Si discute inoltre la possibilit´a di una fase supersolida, con coesistenza dei due parametri d’ordine, per grandi differenze tra le masse delle specie fermioniche.

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ABSTRACTS DEI POSTERS MANY-BODY PHYSICS OF A QUANTUM FLUID OF EXCITON-POLARITONS IN A SEMICONDUCTOR MICROCAVITY Iacopo Carusotto1 , Michiel Wouters1,2 , Cristiano Ciuti3

1

BEC-CNR-INFM and Dipartimento di Fisica, Universit`a di Trento, 38050 Povo, Italy 2 TFVS, Universiteit Antwerpen, Universiteitsplein 1, 2610 Antwerpen, Belgium 3 ´ Laboratoire Pierre Aigrain, Ecole Normale Sup´erieure, 24 rue Lhomond, 75005 Paris, France

Semiconductor microcavities embedding quantum wells with excitonic resonances strongly coupled to the cavity mode are very promising systems for the study of the Bose gas in completely new regimes far from thermodynamical equilibrium. The elementary excitations of the system are exciton-polaritons, which satisfy Bose statistics. They interact with each other due to their excitonic component and are coupled to external radiation by their photonic component. They are optically injected into the cavity by external laser fields, and their coherence properties are inferred from the ones of the emitted light. As the system is far from thermal equilibrium, its state is determined by a dynamical equilibrium between driving and dissipation. In the poster, we shall give an overview of our recent theoretical studies of the many-body properties of such exciton-polariton gases, namely superfluidity effects, the critical behaviour at the onset of coherent parametric emission, the role of the Goldstone mode, the Josephson effect, and quasi-condensation issues in reduced dimensionality. Analogies and differences with respect to the usual case of a Bose gas at equilibrium will be pointed out in detail, and connection to recent experimental works will be made.

49 GROUND STATE FIDELITY AND QUANTUM PHASE TRANSITIONS IN FREE FERMI SYSTEMS Marco Cozzini1,2 , Paolo Giorda2 e Paolo Zanardi2 1

Dipartimento di Fisica, Politecnico di Torino, Corso Duca degli Abruzzi 24, I-10129 Torino, Italy 2 Institute for Scientific Interchange, Villa Gualino, Viale Settimio Severo 65, I-10133 Torino, Italy For general quadratic fermionic Hamiltonians, we compute the fidelity betweenground states corresponding to different Hamiltonian parameters and analyze its connection with quantum phase transitions. Each of these systems is √ characterized by an L × L real matrix Z whose polar decomposition, into a non-negative ZZ T and a unitary T , contains all the relevant ground state information. The boundaries between different regions in the √ ground state phase diagram are given by the points of, possibly asymptotic, singularity of ZZ T . This latter in turn implies a critical drop of the fidelity function, whose rapidity can be properly characterized in terms of (second) derivatives. We present general results as well as their exemplification by a class of models which are the variable range generalization of the fermionic Hamiltonian obtained by the Jordan-Wigner transformation for the XY-model in a transversemagnetic field. Under periodic boundary conditions, the relevant matrices of the problem become circulant and the models are exactly solvable. The free-ends Hamiltonians require instead a numerical analysis. In particular, we focus on the long range model corresponding to a totally connected directed graph. We provide asymptotic results in the thermodynamic limit as well as an accurate finite-size scaling analysis of the second order quantum phase transitions ofthe system. A comparison between fidelity and other transition markers (e.g., entanglement entropy) borrowed from quantum information is also considered. 1. P. Zanardi and N. Paunkovic, quant-ph/0512249. 2. P. Zanardi, M. Cozzini, and P. Giorda, quant-ph/0606130.

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ABSTRACTS DEI POSTERS EFFECTS OF SOLVENT AND ELECTROSTATIC INTERACTIONS TREATMENT ON PEPTIDE FOLDING: µs TIMESCALE MOLECULAR DYNAMICS SIMULATIONS

Isabella Daidone1 , Andrea Amadei2 , Martin Ulmschneider3 , Alfredo Di Nola3 and Jeremy C. Smith1 1

IWR, Computational Molecular Biophysics, Im Neuenheimer Feld 368, 69120 Heidelberg, Germany. 2 Dipartimento di Scienze e Tecnologie Chimiche, University of Rome ”Tor Vergata” via della Ricerca Scientifica 1, I-00133 Rome, Italy. 3 Department of Chemistry, University of Rome “La Sapienza” P.le Aldo Moro 5, 00185 Rome, Italy.

Abstract The influence of electrostatic interactions treatment and simplified solvent models in computing peptide folding thermodynamics and kinetics is addressed by µs time scale molecular dynamics simulations of the amyloidogenic prion protein H1 peptide. A reference molecular dynamics (MD) simulation (1 µs) in explicit water using the particle mesh ewald (PME) method for computing the Coulomb interactions is compared with another explicit solvent MD simulation where the cut-off method instead of the PME one is used and with an implicit solvent simulation performed using the generalized Born/surface area model. In the reference PME simulation the peptide, initially modeled as an α-helix, preferentially adopts a rather stable β-hairpin conformation, in agreement with experimental evidences. The implicit solvent model is found to reproduce only the thermodynamics of partially folded β-hairpins with up to two hydrogen bonds, while it rather fails in sampling fully folded structures. In contrast, in the cut-off simulation the β-state ensemble is correctly reproduced but helical states are heavily overweighted. Furthermore, conformational diffusion speed in the implicit solvent simulation is shown to be almost doubled with respect to the explicit reference one while it results to be insensitive to the long range interactions treatment. Finally, the β-hairpin folding kinetics, modeled as a diffusive process over the free energy surface [1], resulted to be significantly different in both the approximated methods. [1.] I. Daidone,M. D’Abramo, A. Di Nola and A. Amadei, J. Am. Chem. Soc. 127, 14825 (2005)

51 Self Localization of BECs in Optical Lattices induced by Boundary Dissipation Roberto Livi1 , Roberto Franzosi1 , and Gian-Luca Oppo2 1

2

Dip. di Fisica, CNR-INFM and CSDC, Universit`a di Firenze, Via Sansone 1, I-50019 Sesto Fiorentino, Italy. Dept. of Physics, University of Strathclyde, 107 Rottenrow, Glasgow G4 ONG, Scotland, U.K.

In Ref. [1] we have introduced a technique to obtain localization of Bose-Einstein condensates in optical lattices via boundary dissipations. Stationary and traveling localized states have been generated by removing atoms at the optical lattice ends. Clear regimes of stretched exponential decay for the number of atoms trapped in the lattice have been identified. This phenomenon is universal and can also be observed in arrays of optical waveguides with mirrors at the system boundaries [2]. In Ref. [3] we have shown how measurements on the emitted atoms can be exploited for determining the presence and nature of localized states inside the lattice. By a travelling breather, for example, one can determine presence and position of self-trapped stationary states through periodic bounces at the lossy boundary. By measuring densities and phases of the emitted atoms, multi-breather states and breather interactions are characterized. 1. R. Livi, R. Franzosi and G.-L. Oppo Phys. Rev. Lett. 97, 060401 (2006) 2. S. Lepri, R. Livi and A. Politi, Phys. Rep. 377, 1 (2003). 3. R. Franzosi, R. Livi and G.-L. Oppo “Probing the dynamics of Bose-Einstein condensates via boundary dissipation” submitted to J. of Phys. B (2006)

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ABSTRACTS DEI POSTERS Quantum Transport in Carbon Nanotubes near a Conducting Boundary: Vacuum Fluctuations and Decoherence P. G. Gabrielli* and S. Gabriellii**

*ENEA, Centro Ricerche Casaccia, via Anguillarese 301 Rome Italy **Dip. di fisica, Univ. degli Studi di Roma “La Sapienza”, Piazzale A.Moro 2Rome Italy The process of environmental decoherence is seen to occur when we include the quantum dynamics of a system and its environment: the innovative idea is that environmental degrees of freedom are relevant even though the coupling to them is only weak. The effect of vacuum fluctuations on electron coherence is known: the time-varying electromagnetic field produces a time-varying Aharonov-Bohm phase. It is well known that a conducting boundary modifies the properties of the zero-point fluctuations and therefore could affect the electronic transport properties in a carbon nanotube via interaction with a timevarying electromagnetic field. We shall go to discuss the situation in which a quantum-mechanical system, the ballistic electrons in nanotube, is disturbed not just by a classical system but another quantummechanical system, the vacuum fluc-tuations due to conducting boundary , about which there are statistical uncertainties.

53 QUANTUM SIEVING OF HYDROGEN ISOTOPES Giovanni Garberoglio1 e J. Karl Johnson2 1

2

Dipartimento di Fisica, Universit`a degli Studi di Trento, Italia Department of Chemical and Petroleum Engineering, University of Pittsburgh, PA, USA.

L’assorbimento a bassa temperatura di gas leggeri - quali l’idrogeno - all’interno di materiali microporosi `e influenzato dagli effetti di diffrazione quantistica attraverso la lunghezza d’onda termica di de Broglie. Le differenze negli stati quantistici di differenti isotopi assorbiti sullo stesso substrato possono produrre un assorbimento selettivo per una specie isotopica piuttosto che per l’altra, e questo fenomeno potrebbe permettere in linea di principio una efficiente separazione degli isotopi a partire da una miscela gassosa. In questo poster vengono presentati alcuni risultati ottenuti tramite simulazione al calcolatore per i valori della selettivit`a relativa a isotopi di idrogeno su due esempi di materiali microporosi, ovvero nanotubi di carbonio e reticoli metallo-organici a temperature criogeniche (77 e 20 K). Nel caso dei nanotubi la selettivit`a dipende sensibilmente dalle dimensioni degli stessi, e pu`o raggiungere valori molto alti[1]. La selettivit`a nei reticoli metallo-organici `e invece decisamente minore, a causa del minore effetto di confinamento di queste strutture. 1. G. Garberoglio, M.M. DeKlavon , J.K. Johnson. J. Phys. Chem. B, 110, 1733-1741 (2006).

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ABSTRACTS DEI POSTERS SHEAR EFFECTS IN LAMELLAR ORDERING G. Gonnella1 , Antonio Lamura2 and Aiguo Xu1

1

Dipartimento di Fisica, Universit`a di Bari and Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sez. di Bari and INFM, via Amendola 173, 70126 Bari, Italy 2 A. Lamura Istituto Applicazioni Calcolo, CNR, Sezione di Bari, via Amendola 122/D, 70126 Bari, Italy

We study the behavior of a fluid quenched from the disordered into the lamellar phase under the action of a shear flow. The dynamics of the system is described by Navier-Stokes and convection-diffusion equations with pressure tensor and chemical potential derived by the Brazovskii free-energy. Our simulations are based on a mixed numerical method with Lattice Boltzmann equation and finite difference scheme for Navier-Stokes and order parameter equations, respectively. We focus on cases where banded flows are observed with two different slopes for the component of velocity in the direction of the applied flow. Close to the walls the system reaches a lamellar order with very few defects and the slope of the horizontal velocity is higher than the imposed shear rate. In the middle of the system the local shear rate is lower than the imposed one and the system looks as a mixture of tilted lamellae, droplets and small elongated domains. We refer to this as to a region with a Shear Induced Structures (SIS) configuration. The local behavior of the stress shows that the system with the coexisting lamellar and SIS regions is in mechanical equilibrium. This phenomenon occurs, at fixed viscosity, for shear rates under a certain threshold; when the imposed shear rate is sufficiently large, lamellar order develops in the whole system. Effects of different viscosities have been also considered: The SIS region is observed only at low enough viscosity. We compare the above scenario with the usual one of shear banding. In particular, we do not find evidence for a plateau of the stress at varying imposed shear rates in the region with banded flow. We interpret our results as due to a tendency of the lamellar system to oppose to the presence of the applied flow.

55 LA GENERALIZZAZIONE DEL TEOREMA FLUTTUAZIONE-DISSIPAZIONE : UNA MISURA DIRETTA DELLA RISPOSTA LINEARE E.Lippiello 1 , F.Corberi 1

2

e M.Zannetti2

Dipartimento di Scienze Fisiche Universit´a di Napoli ”Federico II”, Napoli, Italia 2 Dipartimento di Fisica Universit´a di Salerno, Salerno, Italia

Lo studio della funzione di risposta lineare R si e’ rivelata strumento molto efficace nella caratterizzazione delle proprieta’ di non equilibrio di sistemi con rilassamento lento [1]. All’equilibrio R e’ legato alla funzione di correlazione C dal teorema fluttuazione-dissipazione. Si mostrera’ che anche per sistemi lontani dall’equilibrio e’ possibile stabilre una relazione che lega R a funzioni di correlazione della dinamica inperturbata [2]. Questa relazione vale in grande generalita’, ad esmpio, non dipende dalla simmetria continua o discreta delle variabili di spin e non dipende dalla presenza di eventuali vincoli dinamici e di disordine congelato. Questo nuovo risultato per R si traduce in un potente algoritmo numerico che consente la misura diretta della risposta lineare [3]. Verra’ quindi presentato un ampio studio del comportamento di R in quello che puo’ essere considerato il prototipo del sistema con dinamica lenta: il modello di Ising cinetico raffreddato al punto critico o al di sotto del punto critico. I risultati numerici e le proposte teoriche saranno confrontate nei vari casi considerati. 1. L.F. Cugliandolo and J. Kurchan, Phys. Rev. Lett. 71,173 (1993) 2. E. Lippiello, F. Corberi and M.Zannetti, Phys. Rev. E 71, 036184 (2005) 3. F. Corberi, E. Lippiello and M.Zannetti, Phys. Rev. E 72, 056103 (2005)

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ABSTRACTS DEI POSTERS STRUCTURAL PROPERTIES OF 2DEG: COMPARISON OF QMC RESULTS FOR ONE AND TWO-VALLEY SYSTEMS M. Marchi 1 , S. Moroni 2 , G. Senatore

3

1

3

, 2 DEMOCRITOS-INFM-CNR, Trieste, Italyi DEMOCRITOS-INFM-CNR, Trieste, Italy and DFT, University of Trieste, Italy

Spin-summed and spin-resolved pair-correlation functions for a two-dimensional electron gas (2DEG) with two symmetric valleys have been obtained for a wide range of electron densities and spin polarization with extensive quantum Monte Carlo (QMC) simulations. We comment on these results and compare them with previously available pair-correlation functions for one-valley 2DEG [1]. 1. P. Gori-Giorgi, S. Moroni, G. Bachelet, Phys. Rev. B 70, 115102 (2004)

57 STRONG-COUPLING EXPANSION FOR GENERALIZED HUBBARD HAMILTONIANS DESCRIBING ULTRACOLD FERMIONS IN A 1D OPTICAL LATTICE F. Massel1 V. Penna1 1

Dipartimento di Fisica, Politecnico di Torino and INFM, Corso Duca degli Abruzzi 24, I-10129 Torino, Italy

It has been shown [1, 2] that a suitable description of ultracold fermions inoptical lattices can be performed in term of Hubbard-like Hamiltonians. In the present work a second order strong coupling perturbative expansion for a one-dimensional Hubbard-like model is presented. This technique leads to a first insight into the complex phase-diagram structure of this model. 1. D. Jaksch and P. Zoller. The cold atom hubbard toolbox. Ann. Phys.,31:52, 2005. 2. F. Massel and V. Penna. Hubbard-like Hamiltonian for ultracold atoms in a onedimensional optical lattice. Phys. Rev. A, 72:053619, 2005.

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ABSTRACTS DEI POSTERS

EXTENDED BOSE HUBBARD MODEL OF INTERACTING BOSONIC ATOMS IN OPTICAL LATTICES:FROM SUPERFLUIFIDTY TO DENSITY WAVES Giovanni Mazzarella

1,2

, S.M. Giampaolo2 , F. Illuminati2

1

2

ITP, Universitaet Hannover, Appelstrasse, 2-30167- Hannover, Germany Dipartimento di Fisica ,Universit`a degli Studi di Salerno, Via Salvator Allende, 1-84081-Baronissi-SA-Italy

For systems of interacting, ultracold spin-zero neutral bosonic atoms, harmonically trapped and subject to an optical lattice potential, we derive an Extended Bose Hubbard (EBH) model by developing a systematic expansion for the Hamiltonian of the system in powers of the lattice parameters and of a scale parameter, the lattice attenuation factor. We identify the dominant terms that need to be retained in realistic experimental conditions, up to nearestneighbor interactions and nearest-neighbor hoppings conditioned by the on site occupation numbers. In mean field approximation, we determine the free energy of the system and study the phase diagram both at zero and at finite temperature. At variance with the standard on site Bose Hubbard model, the zero temperature phase diagram of the EBH model possesses a dual structure in the Mott insulating regime. Namely, for specific ranges of the lattice parameters, a density wave phase characterizes the system at integer fillin! gs, with domains of alternating mean occupation numbers that are the atomic counterparts of the domains of staggered magnetizations in an antiferromagnetic phase. We show as well that in the EBH model, a zero-temperature quantum phase transition to pair superfluidity is in principle possible, but completely suppressed at lowest order in the lattice attenuation factor. Finally, we determine the possible occurrence of the different phases as a function of the experimentally controllable lattice parameters.

59 BOSE-EINSTEIN CONDENSATES OF DIPOLAR GASES Paolo Pedri Laboratoire de Physique Th´eorique et Mod`eles Statistiques, Universit´e Paris Sud, 91405 Orsay Cedex, France Nel recente esperimento del gruppo di Stoccarda [1] atomi di cromo 52 Cr sono stati condensati. Il cromo ha la particolarit`a di possidere un dipolo magnetico molto elevato (6µB ). Di conseguenza l’interazione dipolo-dipolo diventa comparabile con l’usuale interazione di contatto rendendone misurabili gli effetti. In particolare il gruppo di Stoccarda ha studiato l’espansione di questo condensato dipolare mostrando chiaramente gli effetti di questo nuovo tipo di interazione nel contesto degli atomi ultrafreddi. Le misure di aspect ratio sono presentate. La presenza dell’interazione dipolo-dipolo rende inoltre possibili nuove strutture e fasi assenti nel caso di pura interazione di contatto. In paricolare `e noto che i solitoni realizzati con gli usuali condensati sono stabili solo in una dimensione. Al contrario il carattere non locale dell’interazione dipolo-dipolo li rende stabili anche in due dimensioni [2]. Le condizioni di stabilit`a e le pi` u basse oscillazioni collettive sono analizzate in dettaglio. Inoltre grazie ai veloci progressi nel campo delle molecole ultrafredde, condensati molecolari saranno disponibili. Le molecole possono avere, oltre a un momento di dipolo, anche un momento di quadrupolo relativamente grande. Questo rende possibile la formazione di uno stato condensato con un’osclillazione di densit`a (supersolido). Le condizioni di stabilit`a sono analizzate in dettaglio. 1. J. Stuhler et al., Phys. Rev. Lett. 95, 150406 (2005) 2. P. Pedri, L. Santos, Phys. Rev. Lett. 95, 200404 (2005)

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ABSTRACTS DEI POSTERS EQUATION OF STATE OF AN INTERACTING BOSE GAS AT FINITE TEMPERATURE: A PATH INTEGRAL MONTE CARLO STUDY S. Pilati1 , K. Sakkos2 , J. Boronat2 , J. Casulleras2 , and S. Giorgini1

1

2

Dipartimento di Fisica, Universit`a di Trento and CRS-BEC INFM, I-38050 Povo, Italy Departament de F´ısica i Enginyeria Nuclear, Campus Nord B4-B5, Universitat Polit`ecnica de Catalunya, E-08034 Barcelona, Spain

By using exact Path Integral Monte Carlo methods we calculate the equation of state of an interacting Bose gas as a function of temperature both below and above the superfluid transition. The universal character of the equation of state for dilute systems and low enough temperatures is investigated by modelling the interatomic interactions with different repulsive potentials corresponding to the same s-wave scattering length. For temperatures above the transition we compare the results for energy and pressure with the virial expansion. At low temperatures we find agreement with the ground-state energy calculated using Diffusion Monte Carlo techniques.

61 VERIFICA DELLA SIMMETRIA DI GALLAVOTTI-COHEN IN UN MODELLO STOCASTICO CON STATO STAZIONARIO NON GIBBSIANO Piscitelli A.1 , Gonnella G.2 , Lamura A.2 1

2

Istituto Nazionale di Fisica Nucleare Sezione di Bari, via Amendola 173, 70126, Bari Istituto Nazionale per la Fisica della Materia e Dipartimento di Fisica Universit´a di Bari e Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Bari, via Amendola 173, 70126, Bari

Il teorema delle fluttuazioni [1] `e un risultato sul tasso di produzione di entropia in uno stato stazionario di non equilibrio di un sistema dinamico. Recentemente ci si `e chiesti se la relazione prevista dal teorema per l’entropia possa sussistere anche per la potenza dissipata di un sistema termodinamico nello stato stazionario di non equilibrio. Sia π W (p; τ ) la funzione di distribuzione per la probabilit´a che la potenza dissipata W valga Wτ nell’intervallo di tempo τ ; sia inoltre w = hWτ i la media di Wτ sull’intera storia temporale τ . ep= W wτ Il limite della quantit´a Ã

!

π W (p; τ ) 1 f (p; τ ) = ln , wτ π W (−p; τ ) W

in accordo con quanto suggerito dal teorema, dovrebbe comportarsi come: f W (p; τ ) ∼ p nel limite τ → ∞. Per studiare la validit´a di questa relazione si `e considerato un sistema la cui evoluzione `e governata da un’equazione di Langevin con una energia libera di Ginzburg-Landau, mantenuto al di sopra della temperatura critica in uno stato stazionario non gibbsiano attraverso l’imposizione dall’esterno di un flusso di shear. Si presenta lo studio del sistema attraverso la verifica dell’ergodicit´a, la misura del tempo di decorrelazione dello stress e risultati sull’andamento della funzione f W (p; τ ) al variare di τ . 1. G. Gallavotti and E.D.G. Cohen, Phys. Rev. Lett. 74 2694 (1995)

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ABSTRACTS DEI POSTERS ANOMALIE DELL’ACQUA ED EFFETTO IDROFOBICO PER SOLUTI SEMPLICI E POLIMERICI: UN APPROCCIO SU RETICOLO Marco Pretti1,2 e Carla Buzano1 1

Dipartimento di Fisica, Politecnico di Torino, Torino, Italia INFM-CNR, Istituto dei Sistemi Complessi, Roma, Italia

2

In questo contributo, facciamo una breve rassegna delle propriet`a anomale dell’acqua come sostanza pura e come solvente, e descriviamo i risultati di una ricerca su un modello di fluidoreticolare. Il modello `e definito su un reticolo cubico a corpo centrato, e le molecole d’acqua modello possiedono una simmetria tetraedrica, con quattro “braccia leganti” equivalenti. Il modello fornisce una descrizione abbastanza coerente della termodinamica dell’acqua e riproduce qualitativamente diverse propriet`a osservate sia nell’acqua pura che nelle soluzioni di soluti apolari (idrofobici) semplici. Introduciamo poi anche un modello pi` u generale, inteso a descrivere un polimero in soluzione acquosa. In opportune condizioni, questo modello prevede una transizione anomala di collasso del polimero (coil-globule) all’aumentare della temperatura. Discutiamo brevemente la possibile rilevanza di questi risultati per quanto riguarda la fenomenologia dei polimeri termoreversibili e della denaturazione fredda nelle proteine.

63 Phase Diagram of Spinor BECs in 1D optical lattices Matteo Rizzi NEST-CNR-INFM & Scuola Normale Superiore, Piazza dei Cavalieri 7, I-56126 Pisa, Italy Density Matrix Renormalization Group has been applied to accurately determine the lobe structure and the magnetic order of such systems. The Mott lobes present an even or odd asymmetry associated to the boson filling. We show that for odd fillings the insulating phase is always in a dimerized state. The results obtained in this work are also relevant for the determination of the ground state phase diagram of the S=1 Heisenberg model with biquadratic interaction. The results presented here were recently confirmed by Bergkvist et al., cond-mat/0606265. Journ. Ref.: Phys Rev. Lett. 95, 240404 (2005) and J. Phys. B: At. Mol. Opt. Phys. 39 S163-S175 (2006).

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ABSTRACTS DEI POSTERS Decoherence induced by quantum spin baths

Davide Rossini1 , Tommaso Calarco2,3 , Vittorio Giovannetti1 , Simone Montangero1,4 , and Rosario Fazio5,1 1

NEST-CNR-INFM & Scuola Normale Superiore, piazza dei Cavalieri 7, I-56126 Pisa, Italy 2 Dipartimento di Fisica, Universit`a di Trento and BEC-CNR-INFM, I-38050 Povo, Italy 3 ITAMP, Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, Cambridge, MA 02138, USA 4 Institut f¨ ur Theoretische Festk¨orperphysik, Universit¨at Karlsruhe, 76128 Germany 5 International School for Advanced Studies (SISSA) via Beirut 2-4, I-34014, Trieste - Italy We discuss the effects induced on a two-level system by the coupling with a one-dimensional array of spin 1/2-particles, whose free evolution is driven by a Hamiltonian which embraces Ising, XY and Heisenberg universality classes. This wide class of spin baths covers a great importance in quantum engineering, since it can be realized experimentally with atoms in optical lattices [1]. We provide results which go beyond the case of a central spin coupled uniformly to all the spins of the baths [2,3]; for the XY and Ising universality classes we are able to give an exact expression for the decay of the coherence, while in the case of the Heisenberg spin bath we study the decoherence numerically, by means of the time-dependent density matrix renormalization group [4,5]. Special attention is devoted to the study of the two-level system’s behavior when the bath approaches the critical regime: far from criticality the loss of coherence is independent of the number of spins in the bath, while at quantum criticality decoherence does depend on the environmental size and it is strongly enhanced. 1 D. Rossini, T. Calarco, V. Giovannetti, S. Montangero, and R. Fazio, Eprint: quantph/0605051. 2 H.T. Quan, Z. Song, X.F. Liu, P. Zanardi, and C.P. Sun, Phys. Rev. Lett. 96, 140604 (2006). 3 F.M. Cucchietti, S. Fernandez-Vidal, and J.P. Paz, Eprint: quant-ph/0604136. 4 U. Schollw¨ock, Rev. Mod. Phys. 77, 259 (2005). 5 S.R. White, and A.E. Feiguin, Phys. Rev. Lett. 93, 076401 (2004).

65 LIQUID-LIQUID COEXISTENCE IN THE PHASE DIAGRAM OF A FLUID CONFINED IN FRACTALS POROUS MATERIALS V. De Grandis, P. Gallo and M. Rovere Dipartimento di Fisica, Universit`a “Roma Tre”, and Democritos National Simulation Center, INFM-CNR, Via della Vasca Navale 84, 00146 Roma, Italy. Multicanonical ensemble sampling simulations have been performed to calculate the phase diagram of a Lennard-Jones fluid embedded in a fractal random matrix generated trough diffusion limited cluster aggregation. The study of the system at increasing size and constant porosity shows that the results are independent from the matrix realization but not from the size effects. A gas-liquid transition shifted with respect to bulk is found. On growing the size of the system on the high density side of the gas-liquid coexistence curve it appears a second coexistence region between two liquid phases. These two phases are characterized by a different behaviour of the local density inside the interconnected porous structure at the same temperature and chemical potential.

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ABSTRACTS DEI POSTERS QUANTUM VACUUM RADIATION FROM A SEMICONDUCTOR MICROCAVITY IN THE ULTRASTRONG COUPLING REGIME Simone De Liberato1,2 , Cristiano Ciuti1 e Iacopo Carusotto3 1

Mat´eriaux et Ph´enom`enes Quantiques, Universit´e, Paris 7, France ´ Laboratoire Pierre Aigrain, Ecole Normale Sup´erieure, 24 rue Lhomond, 75005 Paris, France CRS BEC-INFM and Dipartimento dei Fisica, Universit`a di Trento, I-38050 Povo, Italy

2

3

We present a theory of the quantum vacuum radiation induced by an arbitrary time-modulation of the vacuum Rabi frequency of a quantum well intersubband transition in a semiconductor planar microcavity. We determine the intensity and spectral signatures of the extra-cavity quantum vacuum radiation on the amplitude and frequency of modulation of the vacuum Rabi frequency, accounting for the radiative and non-radiative losses. We show that with realistic semiconductor parameters an ultra-fast modulation of the vacuum Rabi frequency can produce a significant amount of quantum correlated photon pairs (well exceeding the black-body thermal background) and that for well phase-matched modulation it can even produce a vacuum parametric instability. 1. C. Ciuti, I. Carusotto and G. Bastard Phys. Rev. B 72, 115303 (2005) 2. C. Ciuti and I. Carusotto Phys. Rev. A (Accepted) 3. S. De Liberato, C. Ciuti and I. Carusotto (In preparation)

67 Stability and excitations of solitons in 2D Bose-Einstein condensates S. Tsuchiya, F. Dalfovo, C. Tozzo, and L. Pitaevskii CNR-INFM BEC Center and Physics Dept., University of Trento, Italy Solitons in atomic Bose-Einstein condensates have recently attracted much attention and have been studied both theoretically and experimentally. In the ’80s, Jones and Roberts [J. Phys. A 15, 2599 (1982)] showed that the Gross-Pitaevskii (GP) equation admits a two-dimensional solitary wave solution representing a vortex-antivortex pair moving in the condensate at a given velocity. When the soliton moves at a velocity close to the Bogoliubov sound speed it takes the form of a rarefaction wave. Since the dispersion law of this soliton is lower than the one of Bogoliubov excitations in the uniform gas, it is expected to be stable in 2D and it might affect the dynamic and thermodynamic properties of the condensate. We study the stability and the excitations of this soliton by numerically solving the GP equation as well as the Kadomtsev-Petviashvili equation.

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ABSTRACTS DEI POSTERS DOMINANT FOLDING PATHWAYS Marcello Sega1 , Pietro Faccioli2 , Francesco Pederiva3 e Henri Orland4

1

Dipartimento di Fisica, Universit`a degli Studi di Trento, via Sommarive 14, Trento, Italia Dipartimento di Fisica e I.N.F.N., Universit`a degli Studi di Trento, via Sommarive 14, Trento, Italia 3 Dipartimento di Fisica e C.N.R./I.N.F.M.-DEMOCRITOS National Simulation Center, Universit`a degli Studi di Trento, via Sommarive 14, Trento, Italia 4 Service de Physique Th´eorique, Centre d’Etudes de Saclay, Gif-sur-Yvette Cedex, Francia 2

L’analogia formale tra il fenomeno della diffusione e l’evoluzione dei pacchetti d’onda quantistici permette di scrivere l’equazione di Fokker-Planck per il moto di una proteina in un bagno termico in termini di path integral: conseguentemente ´e possibile derivare un principio variazionale che permette di calcolare la pi` u probabile sequenza di cambi conformazionali che unisce due arbitrarie configurazioni senza richiedere la conoscenza a priori di alcuna coordinata di reazione. Il metodo ´e stato applicato con successo ad un modello semplificato (Go-like) di villina [1]. Mostriamo ora per la prima volta i risultati ottenuti su un modello atomistico del dipeptide di alanina. Il valore del tempo di ”folding” pi` u probabile viene confrontato con i dati di dinamica molecolare, raccolti dall’analisi di 3 mus di traiettoria, ottenendo un ottimo accordo. 1. Dominant pathways in protein folding, P. Faccioli, M. Sega, F. Pederiva, and H. Orland, to be published in Phys. Rev. Lett.

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ABSTRACTS DEI POSTERS

RELATORI E SESSIONI 1982 - 2004

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RELATORI E SESSIONI 1982 - 2004

RELATORI 1982 - 2004

1982 (Comitato: Jacucci - Tosi) Balucani/Vallauri, Castellani, Ciccotti/Tenenbaum, Marinari, Omerti, Parrinello, Perini, Parola, Reatto, Ronchetti, Rovere, Tartaglia/Zannetti 1983 (Comitato: De Pasquale - Jacucci - Tosi) Bachelet, Calandra, Campagnoli, Celasco, Galleani, Giaquinta, Grigolini, Mistura, Pucci, Rasetti, Rastelli, Resta, Stella, Vetri, Zannetti 1984 (Comitato: Jacucci - Pastori Parravicini - Tosi) Altarelli, Bertoni, Borsa/Rigamonti, Bottani, B¨obel, Cassandro, Castellani, Casula/Mula, Ciccotti, Martinelli, Miotello, Nizzoli, Parola/Reatto, Parrinello, Peliti, Ruggiero, Strinati, Toigo, Toller 1985 (Comitato: Jacucci - Levi - Tosi) Andreoni, Ballone, Bisi, Bonifacio, Bosse, Car, Galgani, Gianturco, Girlanda, Leonardi/Vaglica, Lipari, Pietronero, Righini, Stringari, Terzi, Tognetti/Giachetti, Torello, Vignale/Singwi 1986 (Comitato: Jacucci - Marinaro - Tosi) Bachelet/Jacucci, Baldo, Brivio, Car/Parrinello, Carnevali, Casati, Ceperley, Clementi, Fasolino, Chiarotti, Jacoboni, Jona, Levi, Molinari, Morandi, Pegoraro, Preziosi, Rasetti, Reatto, Rovere/Tosi, Tommasini, Virasoro 1987 (Comitato: Carnevali - Jacucci - Tosi) Almitrano, Antonelli, Benettin, Capasso, Car, Cassi, Ciccotti, D’Aguanno, D’Andrea/Toffoli, De Arcangelis, De Lorenzi, Ercolessi, Farrario, Franceschini, Giorgilli, Jacucci, Livi, Lugli, Parisi, Politi, Roman, Ronchetti, Sampoli, Selloni, Uhrik 1988 (Comitato: Jacucci - Tosi + Bachelet - Benedek - Vulpiani) Andreoni, Baldereschi, Berretti/Sokal, Buda, Carnevali/Patarnello, Castellani, Catellani, Cortona, Crisanti, Del Sole, Falcone, Giannozzi, Iarlori, Jug, Levi, Livi, Meloni, Miglio, Ossicini, Paladin, Pastore, Ronchetti, Sorella, Succi, Tagliacozzo, Vitale, Viviani, Vulpiani, Yu Lu, Zanetti 1989 (Comitato: Bachelet - Jacucci - Tosi) Arrigoni, Ballone, de Gironcoli, Ferrario, Finocchi, Giavarini, Harding, Maan, Marchesoni, Meroni, Miotello, Montorsi, Peressi, Pietronero, Pucci, Reatto, Rovere, Santini, Scoppola, Senatore, Taranc`on 1990 (Comitato: Bachelet - Rasetti - Tosi) Bertoncini, Brunetti, Campa, Carra, Casartelli, Casti, Chubukov, Colombo, Compagno, D’Ariano, Franciosi, Galli, Girlanda, Grilli, Jug, Lugli, Massidda, Parola, Pini, Politi, Selloni/Ancilotto, Stringari, Tombesi, Zhang Yi-Cheng

73 1991 (Comitato: Bachelet - Rasetti - Ronchetti - Senatore - Tosi) Andreani, Baroni, Beltram, Caianello, Carraro, De Vita, Giaquinta, Guarnieri, Iarlori, Jona-Lasinio, Livi, Molteni, Morandi, Pastore, Pilla, Pitaevskij, Presilla, Roman`o, Vergassola, Vitiello 1992 (Comitato: Bachelet - Rasetti - Ronchetti - Senatore - Tosi) Andreoni, Arecchi, Benzi, Bosin, Dalfovo, Del Sole, Falci, Kumar, Manghi, Marconi, Monachesi, Moroni, Olla, Onida, Oss, Pierleoni, Rastelli, Reatto, Tomagnini, Vignale 1993 (Comitato: Bachelet - Rasetti - Ronchetti - Senatore - Tosi) Ancilotto, Brink, Buda, Caselle, Cassi, Celeghini, Cucolo, Fiorentini, Finocchi, Franceschetti, Galli, Kapral, Maritan, Nori, Paladin, Pasquarello, Penna, Resta, Toigo, Vespignani 1994 (Comitato: Ferrari - Senatore - Stella - Tosi) Bernasconi, Cappelli, Casetti, Ciuchi, Di Ventra, Fabrizio, Ferconi, Ferrando, Giannozzi, Giorgini, Marchi, Mariani, Marsili, Oppo, Pavone, Reining, Rubini, Seno, Serva, Vulpiani 1995 (Comitato: Ferrari - Rasetti - Senatore - Stringari - Tosi) Montorsi, Sorella, Gallavotti, Ossicini, Tassone, Mauri, Alippi, Santoro, Massobrio, Sette, Pierleoni, Pederiva, Moroni, Ferrari, Cuccoli, Maritan, Borgonovi, Benvenuto, Macchiavello, Brambilla 1996 (Comitato: Ferrari - Rasetti - Senatore - Stringari - Tosi) Stringari, Barenghi, Inguscio, Pistolesi, Grilli, Salerno, Iengo, Coniglio, Zecchina, Palma, Paladin, Politi, Nijmeijer, Fazio, Canali, Manini, Brivio, Buda, Binggeli, Dell’Anna, Rapisarda 1997 (Comitato: Ferrari - Rasetti - Senatore - Stringari - Tosi) Ferrando, De Gironcoli, Crisanti, Livi, Parisi, Loreto, Catellani, Trioni, Fazio, Minguzzi, Smerzi, Galli, Giorgini, Conti, Goldoni, Beltram, Gygi, Onida, Filippetti, Melchionna 1998 (Comitato: Dalfovo - Di Castro - Rasetti - Senatore - Tosi) Micheletti, Nicodemi, Franz, Ruocco, Sciortino, Cleri, Roman, Scandolo, Giglio, Rossi, Raimondi, Sorella, Durin, Cosentini, Arrigoni, Morandi, Burioni, Caprara, Casetti, Politi 1999 (Comitato: Dalfovo - Di Castro - Rasetti - Senatore - Tosi) Pistolesi, Biagini, Penna, Capriotti, Cuccoli, Paris, Zanardi, Carloni, Bezzi, Giacca, Pulci, Fiorentini, Lazzeri, Montanari, Minniti, Chiofalo, Di Castro, Zecchina, Marsili, Orlandini, Zapperi 2000 (Comitato: Dalfovo - Di Castro - Senatore - Vulpiani) Gallo, Coluzzi, Pieri, Giuliano, Santoro, Perali, Porcelli, Macchi, Stringari, Benenti, Becca, De Palo, Giuliani, Dal Corso, Degoli, Rigamonti, Puglisi, Borgonovi, Mazzino, Delfino

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RELATORI E SESSIONI 1982 - 2004

2001 (Comitato: Dalfovo - Di Castro - Senatore - Vulpiani) D’Amico, Biolatti, Ricci-Tersenghi, Bagnoli, Capone, Jug, Cappellutti, Benfatto, Vespignani, Menotti, Zambelli, Vignolo, Viverit, Baletto, Tozzini, Pavesi, Moroni, Vergni, Boffetta 2002 (Comitato: Colombo - Dalfovo - Senatore - Vulpiani) Iotti, Plastina, Tredicucci, Dolcini, Sassetti, Caprara, Capriotti, Carusotto, Trombettoni, D’Ariano, Micheletti, Bongini, Marini Bettolo Marconi, Giardina, Rapisarda, Acerbi, Bongiorno, Marini, Profeta, Boeri 2003 (Comitato: Colombo - Dalfovo - Marini Bettolo Marconi - Senatore - Vulpiani) Bouchet, Cipriani, Becca, Moroni, Ceresoli, Ciancio, Osterloh, Paladino, Mantica, Flammini, Cecconi, Leone, Buonsante, Cattani, Kr¨amer, Modugno, Ruini, Umari, Picozzi, Agio 2004 (Comitato: Colombo - Dalfovo - Fazio - Marini Bettolo Marconi - Senatore) Verrucchi, Giorda, Livi, Cappelli, Controzzi, Proietti Zaccaria, Gebauer, Perali, Polini, Resta, Bertoni, Bercioux, Fabris, Righi, Zaccarelli, LoVerso, Piazza, Cencini, Celardo, Colaiori, Parisi

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SESSIONI 1982 - 2004 1982 Sistemi classici (equilibrio - dinamica) Sistemi quantistici (bosoni - fermioni) Transizioni di fase Instabilit`a e metodi stocastici 1983 Fisica delle superfici Propriet`a elettroniche Meccanica statistica delle propriet`a prevalentemente statistiche Meccanica statistica delle propriet`a prevalentemente dinamiche 1984 Il programma non `e stato diviso in sessioni 1985 Fisica atomica ed i Laser Fononi e la fisica non lineare Propriet`a elettroniche di bulk e di superficie Fisica dei liquidi 1986 Meccanica statistica Fisica dei liquidi Propriet`a elettroniche e simulazione Superfici ed interfacce 1987 Modelli su reticolo Sistemi dinamici caotici Trasporto elettronico, struttura atomica ed elettronica Struttura e trasporto ionici, atomici e molecolari 1988 Meccanica statistica Many-body Superfici ed interfacce Struttura elettronica 1989 Stati elettronici Fisica dei materiali High Tc Fisica quantistica Meccanica statistica e simulazione 1990 Sistemi magnetici Meccanica statistica High Tc Stati aggregati Luce-materia Elettroni-dispositivi

76 1991 Meccanica quantistica (tre sessioni) Elio 4 liquido Materiali Meccanica statistica 1992 Turbolenza e meccanica statistica Liquidi quantistici Dinamica molecolare Fullerene Fluttuazioni quantistiche Elettroni 1993 Meccanica statistica Sistemi quantistici Elettroni High Tc Fullerene Superfici 1994 Superfici Meccanica Quantistica Meccanica Statistica Propriet`a elettroniche e materiali Simulazioni 1995 Meccanica Statistica Propriet`a ottiche e elettroniche Superfici Liquidi Quantistici Ottica quantistica e caos 1996 Superfluidit`a e Condensazione di Bose-Einstein Elettroni fortemente correlati Meccanica Statistica Superfici e fullerene Simulazioni e fisica computazionale 1997 Superfici Meccanica Statistica Sistemi Bosonici Pozzi Quantistici Propriet`a elettroniche 1998 Meccanica Statistica Sistemi disordinati Propriet`a strutturali Sistemi mesoscopici Magnetismo Correlazioni elettroniche Meccanica Statistica

RELATORI E SESSIONI 1982 - 2004

77 1999 Teoria dei Sistemi a Molti Corpi Sistemi Magnetici Quantum Information Modelli di Interesse Biologico Strutture Elettroniche Condensazione di Bose-Einstein Meccanica Statistica 2000 Sistemi Vetrosi Bassa Dimensionalit`a (due sessioni) Plasmi Nanostrutture Meccanica Statistica 2001 Spintronica e Computazione Quantistica Meccanica Statistica e Disordine (due sessioni) Supeconduttivit`a Gas di Bosoni e Fermioni Itrappolati Nanostrutture 2002 Dispositivi Quantistici Molti Corpi e Sistemi Correlati Fenomeni Non Lineari Meccanica Statistica Econofisica Fisica dei Materiali 2003 Meccanica Statistica I Meccanica Quantistica Metodi della Meccanica Quantistica Meccanica Statistica II Condensati di Bose-Einstein Propriet`a Elettroniche 2004 Entanglement Meccanica Quantistica e Applicazioni di Teoria dei Campi Atomi Ultrafreddi Struttura Elettronica Materia Soffice Meccanica Statistica

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RELATORI E SESSIONI 1982 - 2004

Indice degli autori Agliari E., 43 Aiguo X., 54 Amadei A., 50 Andreani L. C., 44 Anselmi C., 30 Antezza M., 37

Fabrizio M., 13 Faccioli P., 68 Fazio R., 64 Floris A., 12 Franchini C., 12 Franzosi R., 51

Baiesi M., 27 Balestreri A., 44 Becca F., 13 Boronat J., 60 Buonsante P., 45 Burioni R., 43 Buzano C., 62

Gabrielli P. G., 52 Gabrielli S., 52 Gallo P., 65 Gambassi A., 26 Garberoglio G., 53 Georges A., 47 Giampaolo S.M., 58 Giorda P., 49 Giorgini S., 39, 60 Giovannetti V., 64 Gompper G., 9 Gonnella G., 54, 61 Gross E. K. U., 12 Guardiani C., 31 Gubinelli M., 26

Calarco T., 64 Capello M., 13 Capone M., 46, 47 Caracciolo S., 26 Carusotto I., 39, 48, 66 Cassi D., 43 Castellani C., 46 Casulleras J., 60 Cecconi F., 31 Citro R., 38 Ciuti C., 48, 66 Continenza A., 12 Corberi F., 55 Cozzini M., 49

Illuminati F., 58 Johnson J. K., 53 Keelin J., 21 Lamura A., 9, 54, 61 Lathiotakis N. N., 12 Lepri S., 25 Lippiello E., 55 Littlewood P. B., 21 Livi R., 25, 51 Livi Roberto, 31 Lobo C., 39 L¨ uders M., 12

D’Agosta R., 14 Daidone I., 50 Dalfovo F., 67 Dao T. L., 47 De Grandis V., 65 De Liberato S., 66 De Palo S., 15 Delfini L., 25 Di Nola A., 50 Di Ventra M., 14

Maes C., 27 Marchetti F. M., 21 79

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INDICE DEGLI AUTORI

Marchi M., 56 Marques M. A. L., 12 Massel F., 57 Massidda S., 12 Mazzarella G., 58 Micheletti C., 29 Modica L., 17 Molinari E., 17 Montangero S., 64 Morigi G., 20 Moroni S., 56

Szymanska M. H., 21

Neri F.M., 43

Wouters M., 48

Oppo G.-L., 17, 19, 51 Orignac E., 38 Orland H., 68

Yunoki S., 13

Pederiva F., 68 Pedri P., 59 Pelissetto A., 26 Penna V., 45, 57 Pilati S., 60 Piscitelli A., 61 Pitaevskii L., 67 Politi A., 25 Pretti M., 62 Profeta G., 12 Puglisi A., 8 Raffaele R., 11 Recati A., 39 Rizzi M., 63 Rondoni R., 23 Rossi G., 17, 33 Rossini D., 64 Rovere M., 65 Sakkos K., 60 Sanna A., 12 Sattin F., 27 Scala A., 7 Sega M., 68 Senatore G., 56 Smith, J. C., 50 Sorella S., 13 Stefani G., 17 Stringari S., 17, 39

Tosatti E., 13 Toschi A., 46 Toschi F., 24 Tozzo C., 67 Trombettoni A., 35 Tsuchiya S., 67 Ulmschneider M., 50 Vezzani A., 36, 45

Zanardi P., 49 Zannetti M., 55