Quantum integrable systems. Quantitative methods in biology. - TEL - Thèses en ligne
Hdr Année : 2010

Quantum integrable systems. Quantitative methods in biology.

Systèmes intégrables quantiques. Méthodes quantitatives en biologie.

Résumé

Quantum integrable systems have very strong mathematical properties that allow an exact description of their energetic spectrum. From the Bethe equations, I formulate the Baxter “T-Q” relation, that is the starting point of two complementary approaches based on nonlinear integral equations. The first one is known as thermodynamic Bethe ansatz, the second one as Klümper-Batchelor-Pearce-Destri- de Vega. I show the steps toward the derivation of the equations for some of the models concerned. I study the infrared and ultraviolet limits and discuss the numerical approach. Higher rank integrals of motion can be obtained, so gaining some control on the eigenvectors. After, I discuss the Hubbard model in relation to the N = 4 supersymmetric gauge theory. The Hubbard model describes hopping electrons on a lattice. In the second part, I present an evolutionary model based on Turing machines. The goal is to describe aspects of the real biological evolution, or Darwinism, by letting evolve populations of algorithms. Particularly, with this model one can study the mutual transformation of coding/non coding parts in a genome or the presence of an error threshold. The assembly of oligomeric proteins is an important phenomenon which interests the majority of proteins in a cell. I participated to the creation of the project “Gemini” which has for purpose the investigation of the structural data of the interfaces of such proteins. The objective is to differentiate the role of amino acids and determine the presence of patterns characterizing certain geometries.
Les systèmes intégrables quantiques ont des propriétés mathématiques qui permettent la détermination exacte de leur spectre énergétique. A partir des équations de Bethe, je présente la relation de Baxter «T-Q». Celle-ci est à l'origine des deux approches que j'ai prioritairement employé dans mes recherches, les deux basés sur des équations intégrales non linéaires, celui de l'ansatz de Bethe thermo- dynamique et celui des équations de Klümper-Batchelor-Pearce-Destri-de Vega. Je montre le chemin qui permet de dériver les équations à partir de certain modèles sur réseau. J'évalue les limites infrarouge et ultraviolet et je discute l'approche numérique. D'autres constantes de mouvement peuvent être établies, ce qui permet un certain contrôle sur les vecteurs propres. Enfin, le modèle d'Hubbard, qui décrit des électrons interagissants sur un réseau, est présenté en relation à la théorie de jauge supersymétrique N = 4. Dans la deuxième partie, je présente un modèle d'évolution darwinienne basé sur les machines de Turing. En faisant évoluer une population d'algorithmes, je peut décrire certains aspects de l'évolution biologique, notamment la transformation entre parties codantes et non-codantes dans un génome ou la présence d'un seuil d'erreur. L'assemblage des protéines oligomériques est un aspect important qui intéresse la majorité des protéines dans une cellule. Le projet «Gemini» que j'ai contribué à créer a pour finalité d'explorer les donnés structuraux des interfaces des dites protéines pour différentier le rôle des acides aminés et déterminer la présence de patterns typiques de certaines géométries.
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Dates et versions

tel-00557526 , version 1 (19-01-2011)

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  • HAL Id : tel-00557526 , version 1

Citer

Giovanni Feverati. Quantum integrable systems. Quantitative methods in biology.. Mathematical Physics [math-ph]. Université de Savoie, 2010. ⟨tel-00557526⟩
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