@misc{BeniniSchenkel2017,
  author    = {Benini, Marco and Schenkel, Alexander},
  title     = {Quantum field theories on categories fibered in groupoids},
  series = {Postprints der Universit{\"a}t Potsdam : Mathematisch-Naturwissenschaftliche Reihe},
  journal   = {Postprints der Universit{\"a}t Potsdam : Mathematisch-Naturwissenschaftliche Reihe},
  number    = {895},
  issn      = {1866-8372},
  doi       = {10.25932/publishup-43154},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus4-431541},
  pages     = {48},
  year      = {2017},
  abstract  = {We introduce an abstract concept of quantum field theory on categories fibered in groupoids over the category of spacetimes. This provides us with a general and flexible framework to study quantum field theories defined on spacetimes with extra geometric structures such as bundles, connections and spin structures. Using right Kan extensions, we can assign to any such theory an ordinary quantum field theory defined on the category of spacetimes and we shall clarify under which conditions it satisfies the axioms of locally covariant quantum field theory. The same constructions can be performed in a homotopy theoretic framework by using homotopy right Kan extensions, which allows us to obtain first toy-models of homotopical quantum field theories resembling some aspects of gauge theories.},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Shenar2017,
  author    = {Shenar, Tomer},
  title     = {Comprehensive analyses of massive binaries and implications on stellar evolution},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus4-104857},
  school      = {Universit{\"a}t Potsdam},
  pages     = {187},
  year      = {2017},
  abstract  = {Via their powerful radiation, stellar winds, and supernova explosions, massive stars (Mini \& 8 M☉) bear a tremendous impact on galactic evolution. It became clear in recent decades that the majority of massive stars reside in binary systems. This thesis sets as a goal to quantify the impact of binarity (i.e., the presence of a companion star) on massive stars. For this purpose, massive binary systems in the Local Group, including OB-type binaries, high mass X-ray binaries (HMXBs), and Wolf-Rayet (WR) binaries, were investigated by means of spectral, orbital, and evolutionary analyses. The spectral analyses were performed with the non-local thermodynamic equillibrium (non-LTE) Potsdam Wolf-Rayet (PoWR) model atmosphere code. Thanks to critical updates in the calculation of the hydrostatic layers, the code became a state-of-the-art tool applicable for all types of hot massive stars (Chapter 2). The eclipsing OB-type triple system δ Ori served as an intriguing test-case for the new version of the PoWR code, and provided key insights regarding the formation of X-rays in massive stars (Chapter 3). We further analyzed two prototypical HMXBs, Vela X-1 and IGR J17544-2619, and obtained fundamental conclusions regarding the dichotomy of two basic classes of HMXBs (Chapter 4). We performed an exhaustive analysis of the binary R 145 in the Large Magellanic Cloud (LMC), which was claimed to host the most massive stars known. We were able to disentangle the spectrum of the system, and performed an orbital, polarimetric, and spectral analysis, as well as an analysis of the wind-wind collision region. The true masses of the binary components turned out to be significantly lower than suggested, impacting our understanding of the initial mass function and stellar evolution at low metallicity (Chapter 5). Finally, all known WR binaries in the Small Magellanic Cloud (SMC) were analyzed. Although it was theoretical predicted that virtually all WR stars in the SMC should be formed via mass-transfer in binaries, we find that binarity was not important for the formation of the known WR stars in the SMC, implying a strong discrepancy between theory and observations (Chapter 6).},
  language  = {en}
}
@misc{CestnikRosenblum2017,
  author    = {Cestnik, Rok and Rosenblum, Michael},
  title     = {Reconstructing networks of pulse-coupled oscillators from spike trains},
  series = {Postprints der Universit{\"a}t Potsdam Mathematisch-Naturwissenschaftliche Reihe},
  journal   = {Postprints der Universit{\"a}t Potsdam Mathematisch-Naturwissenschaftliche Reihe},
  number    = {760},
  issn      = {1866-8372},
  doi       = {10.25932/publishup-43628},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus4-436285},
  pages     = {8},
  year      = {2017},
  abstract  = {We present an approach for reconstructing networks of pulse-coupled neuronlike oscillators from passive observation of pulse trains of all nodes. It is assumed that units are described by their phase response curves and that their phases are instantaneously reset by incoming pulses. Using an iterative procedure, we recover the properties of all nodes, namely their phase response curves and natural frequencies, as well as strengths of all directed connections.},
  language  = {en}
}
@misc{NiebuhrHeuer2017,
  author    = {Niebuhr, Mario and Heuer, Axel},
  title     = {Phase measurement and far-field reconstruction on externally coupled laser diode arrays},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus4-402140},
  pages     = {6},
  year      = {2017},
  abstract  = {Passive coherent combination of several discrete low power laser diodes is a promising way to overcome the issue of degrading beam quality when scaling single emitters to > 10W output power. Such systems would be an efficient alternative to current high power sources, yet they suffer from fatal coherence loss when operated well above threshold. We present a new way to obtain detailed coherence information for laser diode arrays using a spatial light modulator to help identify the underlying decoherence processes. Reconstruction tests of the emitted far-field distribution are conducted to evaluate the performance of our setup.},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Paul2017,
  author    = {Paul, Fabian},
  title     = {Markov state modeling of binding and conformational changes of proteins},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus4-404273},
  school      = {Universit{\"a}t Potsdam},
  pages     = {X, 112},
  year      = {2017},
  abstract  = {Proteins are molecules that are essential for life and carry out an enormous number of functions in organisms. To this end, they change their conformation and bind to other molecules. However, the interplay between conformational change and binding is not fully understood. In this work, this interplay is investigated with molecular dynamics (MD) simulations of the protein-peptide system Mdm2-PMI and by analysis of data from relaxation experiments. The central task it to uncover the binding mechanism, which is described by the sequence of (partial) binding events and conformational change events including their probabilities. In the simplest case, the binding mechanism is described by a two-step model: binding followed by conformational change or conformational change followed by binding. In the general case, longer sequences with multiple conformational changes and partial binding events are possible as well as parallel pathways that differ in their sequences of events. The theory of Markov state models (MSMs) provides the theoretical framework in which all these cases can be modeled. For this purpose, MSMs are estimated in this work from MD data, and rate equation models, which are related to MSMs, are inferred from experimental relaxation data. The MD simulation and Markov modeling of the PMI-Mdm2 system shows that PMI and Mdm2 can bind via multiple pathways. A main result of this work is a dissociation rate on the order of one event per second, which was calculated using Markov modeling and is in agreement with experiment. So far, dissociation rates and transition rates of this magnitude have only been calculated with methods that speed up transitions by acting with time-dependent, external forces on the binding partners. The simulation technique developed in this work, in contrast, allows the estimation of dissociation rates from the combination of free energy calculation and direct MD simulation of the fast binding process. Two new statistical estimators TRAM and TRAMMBAR are developed to estimate a MSM from the joint data of both simulation types. In addition, a new analysis technique for time-series data from chemical relaxation experiments is developed in this work. It allows to identify one of the above-mentioned two-step mechanisms as the mechanism that underlays the data. The new method is valid for a broader range of concentrations than previous methods and therefore allows to choose the concentrations such that the mechanism can be uniquely identified. It is successfully tested with data for the binding of recoverin to a rhodopsin kinase peptide.},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Kayser2017,
  author    = {Kayser, Markus},
  title     = {Wechselwirkung der atmosph{\"a}rischen Grenzschicht mit synoptisch-skaligen Prozessen w{\"a}hrend der N-ICE2015 Kampagne},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus4-411124},
  school      = {Universit{\"a}t Potsdam},
  pages     = {147},
  year      = {2017},
  abstract  = {Die Arktis erw{\"a}rmt sich schneller als der Rest der Erde. Die Auswirkungen manifestieren sich unter Anderem in einer verst{\"a}rkten Erw{\"a}rmung der arktischen Grenzschicht. Diese Arbeit befasst sich mit Wechselwirkungen zwischen synoptischen Zyklonen und der arktischen Atmosph{\"a}re auf lokalen bis {\"u}berregionalen Skalen. Ausgangspunkt daf{\"u}r sind Messdaten und Modellsimulationen f{\"u}r den Zeitraum der N-ICE2015 Expedition, die von Anfang Januar bis Ende Juni 2015 im arktischen Nordatlantiksektor stattgefunden hat. Anhand von Radiosondenmessungen lassen sich Auswirkungen von synoptischen Zyklonen am deutlichsten im Winter erkennen, da sie durch die Advektion warmer und feuchter Luftmassen in die Arktis den Zustand der Atmosph{\"a}re von einem strahlungs-klaren in einen strahlungs-opaken {\"a}ndern. Obwohl dieser scharfe Kontrast nur im Winter existiert, zeigt die Analyse, dass der integrierte Wasserdampf als Indikator f{\"u}r die Advektion von Luftmassen aus niedrigen Breiten in die Arktis auch im Fr{\"u}hjahr geeignet ist. Neben der Advektion von Luftmassen wird der Einfluss der Zyklonen auf die statische Stabilit{\"a}t charakterisiert. Beim Vergleich der N-ICE2015 Beobachtungen mit der SHEBA Kampagne (1997/1998), die {\"u}ber dickerem Eis stattfand, finden sich trotz der unterschiedlichen Meereisregime {\"A}hnlichkeiten in der statischen Stabilit{\"a}t der Atmosph{\"a}re. Die beobachteten Differenzen in der Stabilit{\"a}t lassen sich auf Unterschiede in der synoptischen Aktivit{\"a}t zur{\"u}ckf{\"u}hren. Dies l{\"a}sst vermuten, dass die d{\"u}nnere Eisdecke auf saisonalen Zeitskalen nur einen geringen Einfluss auf die thermodynamische Struktur der arktischen Troposph{\"a}re besitzt, solange eine dicke Schneeschicht sie bedeckt. Ein weiterer Vergleich mit den parallel zur N-ICE2015 Kampagne gestarteten Radiosonden der AWIPEV Station in Ny-{\AA}esund, Spitzbergen, macht deutlich, dass die synoptischen Zyklonen oberhalb der Orographie auf saisonalen Zeitskalen das Wettergeschehen bestimmen. Des Weiteren werden f{\"u}r Februar 2015 die Auswirkungen von in der Vertikalen variiertem Nudging auf die Entwicklung der Zyklonen am Beispiel des hydrostatischen regionalen Klimamodells HIRHAM5 untersucht. Es zeigt sich, dass die Unterschiede zwischen den acht Modellsimulationen mit abnehmender Anzahl der genudgten Level zunehmen. Die gr{\"o}ßten Differenzen resultieren vornehmlich aus dem zeitlichen Versatz der Entwicklung synoptischer Zyklonen. Zur Korrektur des Zeitversatzes der Zykloneninitiierung gen{\"u}gt es bereits, Nudging in den unterstem 250 m der Troposph{\"a}re anzuwenden. Daneben findet sich zwischen den genudgten HIRHAM5-Simulation und den in situ Messungen der gleiche positive Temperaturbias, den auch ERA-Interim besitzt. Das freie HIRHAM hingegen reproduziert das positive Ende der N-ICE2015 Temperaturverteilung gut, besitzt aber einen starken negativen Bias, der sehr wahrscheinlich aus einer Untersch{\"a}tzung des Feuchtegehalts resultiert. An Beispiel einer Zyklone wird gezeigt, dass Nudging Einfluss auf die Lage der H{\"o}hentiefs besitzt, die ihrerseits die Zyklonenentwicklung am Boden beeinflussen. Im Weiteren wird mittels eines f{\"u}r kleine Ensemblegr{\"o}ßen geeigneten Varianzmaßes eine statistische Einsch{\"a}tzung der Wirkung des Nudgings auf die Vertikale getroffen. Es wird festgestellt, dass die {\"A}hnlichkeit der Modellsimulationen in der unteren Troposph{\"a}re generell h{\"o}her ist als dar{\"u}ber und in 500 hPa ein lokales Minimum besitzt. Im letzten Teil der Analyse wird die Wechselwirkung der oberen und unteren Stratosph{\"a}re anhand zuvor betrachteter Zyklonen mit Daten der ERA-Interim Reanalyse untersucht. Lage und Ausrichtung des Polarwirbels erzeugten ab Anfang Februar 2015 eine ungew{\"o}hnlich große Meridionalkomponente des Tropopausenjets, die Zugbahnen in die zentrale Arktis beg{\"u}nstigte. Am Beispiel einer Zyklone wird die {\"U}bereinstimmung der synoptischen Entwicklung mit den theoretischen Annahmen {\"u}ber den abw{\"a}rts gerichteten Einfluss der Stratosph{\"a}re auf die Troposph{\"a}re hervorgehoben. Dabei spielt die nicht-lineare Wechselwirkung zwischen der Orographie Gr{\"o}nlands, einer Intrusion stratosph{\"a}rischer Luft in die Troposph{\"a}re sowie einer in Richtung Arktis propagierender Rossby-Welle eine tragende Rolle. Als Indikator dieser Wechselwirkung werden horizontale Signaturen aus abwechselnd aufsteigender und absinkender Luft innerhalb der Troposph{\"a}re identifiziert.},
  language  = {de}
}
@phdthesis{KianiAlibagheri2017,
  author    = {Kiani Alibagheri, Bahareh},
  title     = {On structural properties of magnetosome chains},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus4-398849},
  school      = {Universit{\"a}t Potsdam},
  pages     = {XIV, 117},
  year      = {2017},
  abstract  = {Magnetotaktische Bakterien besitzen eine intrazellul{\"a}re Struktur, die Magnetosomenkette genannt wird. Magnetosomenketten enthalten Nanopartikel von Eisenkristallen, die von einer Membran umschlossen und entlang eines Zytoskelettfilaments ausgerichtet sind. Dank der Magnetosomenkette ist es magnetotaktischen Bakterien m{\"o}glich sich in Magnetfeldern auszurichten und entlang magnetischer Feldlinien zu schwimmen. Die ausf{\"u}hrliche Untersuchung der strukturellen Eigenschaften der Magnetosomenkette in magnetotaktischen Bakterien sind von grundlegendem wissenschaftlichen Interesse, weil sie Einblicke in die Anordnung des Zytoskeletts von Bakterien erlauben. In dieser Studie haben wir ein neues theoretisches Modell entwickelt, dass sich dazu eignet, die strukturellen Eigenschaften der Magnetosomenketten in magnetotaktischen Bakterien zu erforschen. Zuerst wenden wir uns der Biegesteifigkeit von Magnetosomenketten zu, die von zwei Faktoren beeinflusst wird: Die magnetische Wechselwirkung der Magnetosomenpartikel und der Biegesteifigkeit des Zytoskelettfilaments auf welchem die Magnetosome verankert sind. Unsere Analyse zeigt, dass sich die lineare Konfiguration von Magnetosomenpartikeln ohne die Stabilisierung durch das Zytoskelett zu einer ring{\"o}rmigen Struktur biegen w{\"u}rde, die kein magnetisches Moment aufweist und daher nicht die Funktion eines Kompass in der zellul{\"a}ren Navigation einnehmen k{\"o}nnte. Wir schlussfolgern, dass das Zytoskelettfilament eine stabilisierende Wirkung auf die lineare Konfiguration hat und eine ringf{\"o}rmige Anordnung verhindert. Wir untersuchen weiter die Gleichgewichtskonfiguration der Magnetosomenpartikel in einer linearen Kette und in einer geschlossenen ringf{\"o}rmigen Struktur. Dabei beobachteten wir ebenfalls, dass f{\"u}r eine stabile lineare Anordnung eine Bindung an ein Zytoskelettfilament notwendig ist. In einem externen magnetischen Feld wird die Stabilit{\"a}t der Magnetosomenketten durch die Dipol-Dipol-Wechselwirkung, {\"u}ber die Steifheit und die Bindungsenergie der Proteinstruktur, die die Partikel des Magnetosomen mit dem Filament verbinden, erreicht. Durch Beobachtungen w{\"a}hrend und nach der Behandlung einer Magnetosomenkette mit einem externen magnetischen Feld, l{\"a}sst sich begr{\"u}nden, dass die Stabilisierung von Magnetosomenketten durch Zytoskelettfilamente {\"u}ber proteinhaltige Bindeglieder und die dynamischen Eigenschaften dieser Strukturen realisiert wird. Abschließend wenden wir unser Modell bei der Untersuchung von ferromagnetischen Resonanz-Spektren von Magnetosomenketten in einzelnen Zellen von magnetotaktischen Bakterien an. Wir erforschen den Effekt der magnetokristallinen Anistropie in ihrer dreifach-Symmetrie, die in ferromagnetischen Ressonanz Spektren beobachtet wurden und die Besonderheit von verschiedenen Spektren, die bei Mutanten dieser Bakterien auftreten.},
  language  = {en}
}
@misc{HerrmannMetzler2017,
  author    = {Herrmann, Carl J. J. and Metzler, Ralf},
  title     = {A self-avoiding walk with neural delays as a model of fixational eye movements},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus4-403742},
  pages     = {17},
  year      = {2017},
  abstract  = {Fixational eye movements show scaling behaviour of the positional mean-squared displacement with a characteristic transition from persistence to antipersistence for increasing time-lag. These statistical patterns were found to be mainly shaped by microsaccades (fast, small-amplitude movements). However, our re-analysis of fixational eye-movement data provides evidence that the slow component (physiological drift) of the eyes exhibits scaling behaviour of the mean-squared displacement that varies across human participants. These results suggest that drift is a correlated movement that interacts with microsaccades. Moreover, on the long time scale, the mean-squared displacement of the drift shows oscillations, which is also present in the displacement auto-correlation function. This finding lends support to the presence of time-delayed feedback in the control of drift movements. Based on an earlier non-linear delayed feedback model of fixational eye movements, we propose and discuss different versions of a new model that combines a self-avoiding walk with time delay. As a result, we identify a model that reproduces oscillatory correlation functions, the transition from persistence to antipersistence, and microsaccades.},
  language  = {en}
}
@misc{MenzelPuhlmannHeuer2017,
  author    = {Menzel, Ralf and Puhlmann, Dirk and Heuer, Axel},
  title     = {Complementarity in single photon interference - the role of the mode function and vacuum fields},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus4-395210},
  pages     = {7},
  year      = {2017},
  abstract  = {Background In earlier experiments the role of the vacuum fields could be demonstrated as the source of complementarity with respect to the temporal properties (Heuer et al., Phys. Rev. Lett. 114:053601, 2015). Methods Single photon first order interferences of spatially separated regions from the cone structure of spontaneous parametric down conversion allow for analyzing the role of the mode function in quantum optics regarding the complementarity principle. Results Here the spatial coherence properties of these vacuum fields are demonstrated as the physical reason for complementarity in these single photon quantum optical experiments. These results are directly connected to the mode picture in classical optics. Conclusion The properties of the involved vacuum fields selected via the measurement process are the physical background of the complementarity principle in quantum optics.},
  language  = {en}
}
@misc{CherstvyVinodAghionetal.2017,
  author    = {Cherstvy, Andrey G. and Vinod, Deepak and Aghion, Erez and Chechkin, Aleksei V. and Metzler, Ralf},
  title     = {Time averaging, ageing and delay analysis of financial time series},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus4-400541},
  pages     = {11},
  year      = {2017},
  abstract  = {We introduce three strategies for the analysis of financial time series based on time averaged observables. These comprise the time averaged mean squared displacement (MSD) as well as the ageing and delay time methods for varying fractions of the financial time series. We explore these concepts via statistical analysis of historic time series for several Dow Jones Industrial indices for the period from the 1960s to 2015. Remarkably, we discover a simple universal law for the delay time averaged MSD. The observed features of the financial time series dynamics agree well with our analytical results for the time averaged measurables for geometric Brownian motion, underlying the famed Black-Scholes-Merton model. The concepts we promote here are shown to be useful for financial data analysis and enable one to unveil new universal features of stock market dynamics.},
  language  = {en}
}