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Nonextensivity and Tsallis Entropy in dna Fragmentation Patterns by Ionizing Radiation

Journal of Modern Physics 2012年第6期3卷 431-437页

作者： Carlos Antonio Marante Valdes Fidel Antonio Castro Smirnov Oscar Rodriguez Hoyos Joao Dias de Toledo Arruda-Neto Centro de Estudios Avanzados de Cuba(CEAC) HavanaCuba Universidad de las Ciencias Informaticas(UCI) HavanaCuba Instituto Superior de Tecnologias y Ciencias Aplicadas(InSTEC) HavanaCuba Physics Institute University of Sao PauloSao PauloBrasil CEPESq/Uniitalo—Italy-Brazilian University Center Sao PauloBrazil

Nonextensive statistical mechanics as in Tsallis formalism was used in this study, along with the dynamical Hamiltonian rod-like dna model and the maximum entropy criteria for Tsallis’ entropy, so as to obtain length distribution of plasmid fragments, after irradiation with very high doses, assuming that the system reaches metaequilibrium. By intensively working out the Grand Canonical Ensemble (used to take into account the variation of the number of base pairs) a simplified expression for Fragment Size Distribution Function (FSDF) was obtained. This expression is dependent on two parameters only, the Tsallis q value and the minimal length of the fragments. Results obtained from fittings to available experimental data were adequate and the characteristic behavior of the shortest fragments was clearly documented and reproduced by the model, a circumstance never verified from theoretical distributions. The results point to the existence of an entropy which characterizes fragmentation processes and depending only on the q entropic index.

关键词： Nonextensive Statistics Tsallis Entropy dna Fragment Distribution Theoretical Distribution Fragment Minimum Length dna data analysis

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