
                    Iniziativa Specifica Fi11
             (Meccanica statistica e sistemi dinamici)
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                   Consuntivo Scientifico 1998



Coordinatore Nazionale: Stefano Ruffo (fino al giugno 98), 
                        Andrea Cappelli (dal luglio 98)


Partecipanti:

FI: F. Bagnoli, Tecn. Laur. Fac. Ingegneria, (Firenze)
    L. Baroni, Dottoranda in Fisica (Firenze)
    M. Barbi, Dottoranda in Fisica, (Firenze)
    A. Cappelli, Primo Ric. INFN, (Firenze)     
    F. Cecconi, Dottorando in Fisica, (Firenze)
    F. Colomo, Ric. INFN, (Firenze)
    R. Franzosi, Dottorando in Fisica, (Firenze)
    R. Livi, Prof. Ass. (Firenze)
    S. Marmi, Prof. Ass., Dip. Matematica, (Firenze)
    M. Pettini, Tecn. laur. Oss. Astr. Arcetri, (Firenze)
    A. Politi, Primo Ric. Ist. Naz. Ottica, (Firenze)
    L. Tessieri, Dottorando in Fisica, (Firenze)

BA: G. Gonnella, Ric. Univ. (Bari)
    A. Lamura, Dottorando in Fisica, (Bari)

RO1:M. Falcioni, Ric. Univ. (Roma 1)
    G. Boffetta, Ric. Univ. (Torino)
    A. Vulpiani, Prof. Ass. (Roma 1)
    L. Biferale, Ric. Univ. (Roma2)

TS: A. Maritan, Prof. Ord. (Trieste)

PG: U. Marini Bettolo Marconi, Ric. Univ. (Perugia)
    A. Petri, Ric. CNR Roma (Perugia)

AQ: M. Serva, Ric. Univ. (L'Aquila)
    R. Baviera, Dottorando in Fisica (L'Aquila)
    


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Finanziamenti ricevuti nel 1998
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         Int. - Inviti - Est.
Fi           2-2-5
Ba           1-0-2
Rm1          1-0-2
Ts           0-0-2
Pg           1-0-2
Aq           1-0-2

TOT          6-2-15 = 23

Nota: M. Pettini (Fi) non ha utilizzato fondi di questa
IS nel 1998, ma ha usufruito di altri fondi INFN 
assegnati alle collaborazioni con R. Gatto


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Resoconto Scientifico 1998 - Gruppo di Firenze
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- A. Cappelli, G.R.Zemba, J.M.Simonin, C. Mendez
- A. Cappelli, I. Todorov, L. Georgiev
``Studio delle teorie conformi bidimensionali che descrivono l'effetto 
Hall Quantistico'' 
Abbiamo trovato una descrizione molto esplicita dei modelli minimali 
W-infinito come teorie fermioniche con vincoli; questi modelli 
descrivono la gerarchia dei plateaux dell'effetto Hall frazionario.
Mediante una simulazione numerica ab-initio degli elettroni in campo 
magnetico abbiamo mostrato che lo spettro dei livelli di energia 
piu' bassa e` effettivamente descritto da questi modelli minimali.
Abbiamo inoltre studiato le teorie conformi per gli stati di Hall 
contenenti due tipi di elettroni, come lo stato di Haldane-Rezayi e 
lo stato del Pfaffiano. Abbiamo proposto una teoria unificata unitaria 
per questi stati.

- A. Cappelli, F. Colomo
``Studio dei modelli di spin statistici con frustrazione deterministica''
Abbiamo risolto esattamente l'analogo frustrato del modello sferico, che 
era stato proposto da G. Parisi. Interessante applicazione dell'algebra
deformata dei q-oscillatori, nonche' una potenziale applicazione
dei modelli di matrici.

- A. Cappelli, P.Valtancoli, L.Vergnano
``Studio delle teorie di campo supersimmetriche in 4 dimensioni con
dualita' elettrica-magnetica''
Abbiamo approfondito alcune proprieta' della soluzione di
Seiberg e Witten della QCD supersimmetrica N=2, nell'ottica
dei sistemi integrabili. Abbiamo dimostrato l'isomonodromia
della soluzione e abbiamo stabilito un parallelo con le teorie 
conformi bidimensionali.

- S. Marmi, P. Moussa e J-C. Yoccoz
``Rinormalizzazione nel campo complesso e piccoli
divisori. Complessificazione della funzione di Brjuno''

- S. Marmi,D. Sauzin 
``Sommabilita' di Borel delle serie perturbative in
problemi di dinamica colomorfa e hamiltoniana (a poche dimensioni)''

- S. Marmi, J. Laskar e Carletti 
``Metodo dell'analisi in frequenza per
lo studio della rottura delle curve KAM nell'applicazione standard''

- S. Marmi, A. Berretti e D. Sauzin: 
``Limiti di scala alle risonanze per serie perturbative hamiltoniane''

- S. Ruffo, T. Cretegny, T. Dauxois, A. Torcini
``Dinamica dei breather nelle catene di spin''
Studi numerici ed esatti delle soluzioni di breather e della loro stabilita'

- S. Ruffo, V. Latora, A. Rapisarda
``Dinamica vicino alla transizionie di fase''
Applicazioni alla fisica dei plasmi e alla frammentazione dei nuclei

- S. Ruffo, F. Izrailev, L. Tessieri
``Localizzazione di Anderson''
Un approccio originale al problema e` stato applicato ad alcuni
particolari modelli di matrice

- F. Bagnoli, M. Bezzi, P. Palmerini and R. Rechtman
``Automi cellulari e criticalita' auto-organizzata''
Sincronizzazione dei sistemi caotici estesi. Automi cellulari e algoritmi
per il calcolo parallelo.

- F. Bagnoli, M. Bezzi
``Studio dell'evoluzione di popolazioni in competizione e modelli
per la formazione di specie''

- R. Livi T. Cretegny, M. Spicci
- R. Livi, A. Politi, S. Lepri
``Studio della conducibilita' anomala e  dell' esistenza di soluzioni 
localizzate caotiche (breathers caotici) in catene anarmoniche''.
In particolare si e' potuto spiegare la divergenza della conducibilita'
invocando l'analogia con il comportamento idrodinamico
in fluidi semplici: la teoria mode-coupling autoconsistente
ha permesso di predire il valore esatto del tasso di divergenza.
Si e' studiata la dinamica di soluzioni a uno e a molti
breathers in catene di oscillatori a masse alterne.

- A. Politi e altri collaboratori
E' stata studiata l'esistenza di transizioni di fase in una
dimensione per un modello di mappe non-caotiche precedentemente studiato
in due dimensioni trovando un comportamento ``fuzzy'' in una regione
finita dei parametri. E' stato messo a punto un metodo per il calcolo
degli esponenti di Lyapunov il cui funzionamento conferma l'esistenza
ed attribuisce un significato alle ``parti immaginarie'' degli esponenti
di Lyapunov in sisemi spazialmente estesi.
E' stato infine applicato il metodo delle equazioni di ampiezza per
mostrare come il comportamento di un laser a semiconduttore con retroazione
ritardata sia assimilabile ad un sistema spazialmente esteso.

- M. Pettini, R. Franzosi, L. Casetti, C. Clementi, 
  G. Pettini, L. Spinelli, R. Gatto
- M. Pettini ed altri autori
``Transizioni di fase e cambiamenti della topologia dello spazio delle
configurazioni''
Nelle simulazioni numeriche della dinamica Hamiltoniana di sistemi
con transizioni di fase, abbiamo osservato la sistematica apparizione
di andamenti "singolari" in funzione della temperatura, sia 
dell'esponente massimo di Lyapunov che di alcune quantita` geometriche ad 
esso legate. Queste singolarita' si
manifestano in corrispondenza della temperatura critica di una transizione
di fase di seconda specie, e le quantita` geometriche menzionate descrivono
delle proprieta` medie di curvatura di varieta` di Riemann le cui geodetiche
coincidono con i moti Hamiltoniani.
In un primo tempo si e` argomentato su base indiretta che questi comportamenti
singolari alla temperatura critica sono da attribuire a dei cambiamenti 
topologici delle sottovarieta` equipotenziali dello spazio delle configurazioni;
successivamente questo e` stato dimostrato direttamente, 
mediante il calcolo della caratteristica di Eulero.
Abbiamo analizzato numericamente un modello su reticolo bidimensionale con 
interazione phi^4. Tecnicamente il calcolo della caratteristica di Eulero 
ha richiesto l'analisi spettrale della cosidetta mappa di Weingarten 
(o "shape operator") delle ipersuperfici; a tal fine abbiamo escogitato vari 
accorgimenti non banali per rendere il calcolo fattibile ed affidabile.





Pubblicazioni - Gruppo di Firenze
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A. Cappelli, 
atti della scuola, ``Sur le Symetries en Physique'',
Dolomieu (Isere), marzo 1997, M. Kibler e altri, editori,
Editions Frontieres (1998), Parigi.

A. Cappelli, C. Mendez, J. M. Simonin, G. R. Zemba,
``Numerical Study of Hierarchical Hall Edge States on the Disk Geometry'',
Phys. Rev. B 58 (1998) 16291

A. Cappelli, F. Colomo, 
``Solving the Frustrated Spherical Model with q-Polynomials'',
J.Phys. A31 (1998) 3141-3151

A. Cappelli, F. Colomo, 
``Frustrated Spin Models and the q-Calculus'',
atti della conf. ``Disorder and Chaos'', in memoria di G. Paladin,
Roma, Sett. 1997, A. Vulpiani et al. eds.,
J. Phys. (France) 8 (1998) 87

A. Cappelli, P. Valtancoli, L. Vergnano,
``Isomonodromic Properties of the Seiberg-Witten Solution'',
Nucl.Phys. B524 (1998) 469-501

S. Marmi, P. Moussa, J.-C. Yoccoz
``The Brjuno functions and their regularity properties''
Commun. Math. Phys. 186 (1997) 265 

V. Latora, S. Ruffo et al, 
Phys. Rev. Lett. 80, 692 (1998).

P. Li\`o, S. Ruffo, 
Il Nuovo Cimento D 20, 113 (1998).

T. Cretegny, S. Ruffo et al, 
Physica D 121 , 109 (1998).

X. Leoncini, S. Ruffo et al, 
Phys. Rev. E 57 , 6377 (1998).

F. Izrailev, S. Ruffo et al, 
J. Phys. A 31 , 5263 (1998).

T. Dauxois, S. Ruffo et al, 
J. Phys. (France) 8, 147 (1998).

H. Larralde, S. Ruffo et al, 
Phys. Rev. E 58 , 4254 (1998).

A. Bonelli, S. Ruffo, 
Int. J. Mod. Phys. C 9, 987 (1998).

S. Ruffo, 
in "Fiesta 96", E. Goles et al eds., Kluwer (1998)

S. Ruffo, 
in "Symm. and pert. theory", D. Bambusi et al eds, GNFM (1998)

F. Bagnoli, M. Bezzi, 
``Species Formation in Simple Ecosystems'',
Int. Journ. Mod. Phys. C 9 555 (1998).

F. Bagnoli, M. Bezzi, 
``Eigen's Error Threshold and Mutational Meltdown in a Quasispecies Model'',
Int. J. Mod. Phys. C 9 (1998) 999

T. Cretegny, R. Livi, M. Spicci
``Breather Dynamics in diatomic FPU chains''
Physica D 119, 88 (1998)

S. Lepri, R. Livi, A. Politi, 
Physica D 119,  140 (1998)

G. Giacomelli, A. Politi, 
Physica D 117, 26 (1998)

F. Cecconi, R. Livi, A. Politi, 
Phys. Rev. E 57, 2703, (1998)

A. Pikovsky A. Politi, 
Nonlinearity, 11, 1049 (1998)

S. Lepri, R. Livi, A. Politi, 
Europhys. Lett. 43, 271 (1998)

T. Kottos, A. Politi, F. Izrailev,
J. Phys. Cond. Mat. 10, 5965 (1998)

A. Politi, S. Torcini, S. Lepri, 
J. Phys. (France) 8, 263 (1998)

R. Lima, M. Pettini
``Parametric resonant control of chaos''
Int. J. Bifurcation and Chaos 8, 1675 (1998).

L. Caiani, L. Casetti, C. Clementi, G. Pettini, M. Pettini, R. Gatto, 
``Geometry of dynamics and phase transitions in classical lattice 
Phi^4 theories'',
Phys. Rev. E57, 3886 (1998)

L. Caiani, L. Casetti and M. Pettini, 
``Hamiltonian dynamics of the two-dimensional lattice Phi^4 model'',
J.Phys. A 31 (1998) 3357



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Resoconto Scientifico 1998 - Gruppo di Bari
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- G. Gonnella, A. Lamura
- G. Gonnella e altri collaboratori
``Studio di modelli statistici di superfici su reticolo''
``Studio di modelli statistici lontani dall'equilibrio termodinamico''
``Ruolo dell'idrodinamica e di campi di velocita' fissati nel processo di
   raggiungimento dell'equilibrio di alcuni modelli di campo scalare''
   



Pubblicazioni - Gruppo di Bari
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E. Cirillo, G. Gonnella, A. Pelizzola,
``Critical behaviour of the three-dimensional gonihedric Ising model''
Nucl. Phys. B (Proc Suppl) 63 (1998) 622

G. Gonnella, E. Orlandini,  J. Yeomans
``Lattice Boltzmann simulations of lamellar and droplet phases''
Phys. Rev. E 58 (1998) 480

G. Gonnella, E. Orlandini, J. Yeomans
``Dynamics of self-assembly in complex fluids''
Il nuovo cimento 20  (1998)

F. Corberi, G. Gonnella, A. Lamura
``Spinodal Decomposition of a binary mixture in an uniform shear''
Phys. Rev. Lett. 81 (1998) 3852

E. Cirillo, G. Gonnella S. Stramaglia
``Monte Carlo study of growth of striped domains''
Il nuovo cimento 20  (1998) 



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Resoconto Scientifico 1998 - Gruppo di Roma1
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- A. Vulpiani
E' stata  completata la scrittura di un libro (Cambridge University
Press)  sull'approccio in termini di sistemi dinamici alla Turbolenza e
sistemi spazialmente estesi.

- A. Vulpiani, M. Falcioni, L. Biferale, G. Boffetta
``Utilizzo del metodo degli esponenti di Lyapunov a scala finita
per la predicibilita' di sistemi geofisici, ed estensione all'analisi
dei dati sperimentali''.

``Studio della congettura di Gallavotti/Cohen in equazioni modello
time-reversible per la turbolenza sviluppata''.

``Studio accurato dei coefficienti di diffusione
in campi di velocita' con pochi modi spazio-temporali''
Abbiamo utilizzato dei metodi analitici e numerici nell'ambito della 
tecnica  multiscala.

``Studio dei modelli di turbolenza magneto-idro-dinamica''.

``Introduzione di un algoritmo sequenziale per la generazione di campi
multiaffini''.

``Utilizzo di tecniche della meccanica statistica per l'ottimizzazione
delle strategie di investimento''.




Pubblicazioni - Gruppo di Roma1
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T.Bohr, M.H.Jensen, G.Paladin and A.Vulpiani,
``Dynamical System Approach to Turbulence''
Cambridge Univ. Press, Cambridge (1998)
 
A.Vulpiani, M.Serva, G.Parisi, L.Peliti, L.Pietronero editori,
``Disorder and Chaos''
J. Phys (Paris) IV 1998

L. Biferale, D. Pierotti, A. Vulpiani
``Time-reversible dynamical systems for turbulence''
J. Phys. A 31, 21 (1998)

G. Boffetta, A. Crisanti, F. Paparella, A. Provenzale, A. Vulpiani
``Slow and fast dynamics in coupled systems: a time series analysis view''
Physica D 116, 301 (1998)

L. Biferale, G. Boffetta,  A. Celani, A. Crisanti, A. Vulpiani
``Mimicking a turbulent signal: sequential multiaffine processes''
Phys. Rev. E  57, R6261 (1998)

G. Boffetta, P. Giuliani, G. Paladin, A. Vulpiani
``An extension of the Lyapunov analysis for the predictability problem''
J. Atmos. Science 55, 3409 (1998)

P. Castiglione, A. Crisanti, A. Mazzino, M. Vergassola, A. Vulpiani
``Resonant enhanced diffusion in time dependent flow''
J. Phys. A 31, 7197 (1998)

M. Dzugutov, E. Aurell, A. Vulpiani
``Universal relation between the Kolmogorov-Sinai  entropy
and the thermodynamical entropy in simple liquids''
Phys. Rev. Lett. 81, 1762 (1998)

R. Baviera, M. Pasquini, M. Serva, A. Vulpiani
``Optimal strategies for prudent investors''
Int. J. Theor. Appl. Finance 1, 473 (1998)

L. Biferale, D. Pierotti, A. Vulpiani
``Time-reversible dynamical systems for turbulence''
J. Phys. A,  31, 21 (1998)

R. Benzi, L. Biferale, F. Toschi
``Multiscale correlation functions in turbulence''
Phys. Rev. Lett. 80, 3240 (1998).

L. Biferale, D. Pierotti, F. Toschi
``Helicity transfer in dynamical models for turbulence''
Phys. Rev. E 57, R2515 (1998).

A. Celani, R. Prandi, G. Boffetta,
``Kolmogorov's law for two-dimensional electron-magnetohydrodynamic turbulence''
Europhys Lett 41, 13 (1998)

A. Celani, R. Prandi, G. Boffetta
``Turbulence in Two-dimensional Forced Electron-magnetohydrodynamics''
Physica Scripta T 75, 191 (1998)



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Resoconto Scientifico 1998 - Gruppo di Trieste
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Non pervenuto: il gruppo di Trieste ha lasciato questa 
Iniziativa Specifica nel 1998



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Resoconto Scientifico 1998 - Gruppo di Perugia
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- U. Marini Bettolo Marconi, A. Petri e collaboratori
``Studio di processi di coarsening in sistemi senza invarianza traslazionale''

``Studio della dinamica di sfere dure in presenza di dissipazione e rumore''

``Studio dei processi di reazione-diffusione su reticolo''
Abbiamo effettuato delle simulazioni numeriche e lo sviluppo in
serie dell'operatore di evoluzione temporale

``Studio del comportamento critico dei processi di frattura di 
mezzi disordinati''




Pubblicazioni - Gruppo di Perugia
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F. A. Farrelly, A. Petri,
"Numerically efficient computation of eigensolution spectrum in
one-dimensional heterostructures" 
Int. J. Mod. Phys. C 9, 927 (1998)

C. Castellano, F. Corberi, U. Marini Bettolo Marconi, A. Petri,
"Coarsening in diluted systems"
in ``Disorder and Chaos: a Conference in Honour of Giovanni Paladin'',
Rome Sept 1997, ed. A. Vulpiani, M. Serva, G. Parisi, L. Peliti, 
L. Pietronero
J. Phys. (Paris) IV, 93 (1998).

A. Puglisi, V. Loreto, U. Marini Bettolo Marconi, A. Petri, A. Vulpiani,
"Clustering and non-gaussian behavior in granular matter",
Phys. Rev. Lett. 81, 3848 (1998).

A. Petri, M.J de Oliveira,
"Asymptotic moment growth for products of correlated random matrices",
Physica A 257, 477 (1998).

M. J. de Oliveira, A. Petri,
"Granular compaction, random sequential adsorption and diffusional relaxation",
J. Phys. A 31 L425 (1998).

A. Petri,
"Acoustic emission and microcrack correlation",
Phil. Mag B 77, 265 (1998).

F. Craciun, F.Farrelly, A. Petri, G. Shkerdin,
"Subharmonic generation in acoustical resonators",
in ``New perspectives on problems in classical and quantum physics:
a Festschrift in Honor of H. Uberall'', 
ed. P.P. Delsanto, A.W. Saenz, Gordon and Breach (1998)

U. Marini Bettolo Marconi, A. Petri,
"Domain growth on percolating clusters",
Phil. Mag B 77 265 (1998).


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Resoconto Scientifico 1998 - Gruppo dell'Aquila
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- M. Serva, Pasquini, R. Baviera e altri collaboratori
``Sistemi disordinati di spin''
Questi sistemi sono caratterizzati da due tipi di variabili:
le variabili ``calde'' che si organizzano in modo da minimizzare 
l'energia libera e le variabili ``fredde'' che hanno tempi di evoluzione 
molto piu' lunghi. Il primo approccio utilizzato si propone di andare 
oltre il campo medio per i vetri di spin adattando a questi modelli
il metodo di Bethe-Peierls. Il secondo approccio e` un'applicazione 
del metodo di soluzione di Onsager a vetri di spin bindimensionali 
in cui il disordine e' a bande alterne, ossia in cui strisce di 
placchette tutte frustrate si succedono in modo 
casuale a strisce di placchette tutte non frustrate.

Abbiamo fatto inoltre fatto ricerche su sistemi dinamici random
e su problemi di finanza statistica.




Pubblicazioni - Gruppo dell'Aquila
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R. Baviera, M. Pasquini, M. Serva, 
``Variational approach to Ising spin glasses in finite dimensions.
J. Phys. A 31 (1998) 4127

M. Serva, 
``2d Ising model with layers of quenched spins''
J. Stat. Phys. 91 (1998) 31

A. Aurell, R. Baviera, O. Hammarlid, M. Serva, A. Vulpiani,
``Large bets, rare fluctuations and derivative pricing''
In ``Off the wall'', rubrica mensile di Numerix (1998)

V. Loreto, M. Serva, A. Vulpiani, 
``On the concept of complexity of random dynamical systems''
In ``Trends in complexity'', Yokohama 1996.
Int J Mod Phys B 12 (1998) 225

R. Baviera, M. Pasquini, M. Serva, 
``Cluster approximation for Ising spin glasses'' 
In ``Disorder and Chaos'', Conf. in memoria di G. Paladin,
Roma, Sett. 1997, A. Vulpiani et al. eds.,
J. Phys. (France) 8 (1998) 75


 


