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A significant drop of the vector meson masses in nuclear matter is observed in a chiral SU(3) model due to the e ects of the baryon Dirac sea. This is taken into account through the summation of baryonic tadpole diagrams in the relativistic Hartree approximation. The appreciable decrease of the in-medium vector meson masses is due to the vacuum polarisation e ects from the nucleon sector and is not observed in the mean field approximation.
We introduce a model for the real-time evolution of a relativistic fluid of quarks coupled to non-equilibrium dynamics of the long wavelength (classical) modes of the chiral condensate. We solve the equations of motion numerically in 3+1 spacetime dimensions. Starting the evolution at high temperature in the symmetric phase, we study dynamical trajectories that either cross the line of first-order phase transitions or evolve through its critical endpoint. For those cases, we predict the behavior of the azimuthal momentum asymmetry for highenergy heavy-ion collisions at nonzero impact parameter.
The J/psi yield at midrapidity at the top RHIC (relativistic heavy ion collider) energy is calculated within the statistical coalescence model, which assumes charmonium formation at the late stage of the reaction from the charm quarks and antiquarks created earlier in hard parton collisions. The results are compared to the new PHENIX data and to predictions of the standard models, which assume formation of charmonia exclusively at the initial stage of the reaction and their subsequent suppression. Two versions of the suppression scenario are considered. One of them assumes gradual charmonium suppression by comovers, while the other one supposes that the suppression sets in abruptly due to quark-gluon plasma formation. Surprisingly, both versions give very similar results. In contrast, the statistical coalescence model predicts a few times larger J/psi yield in the most central collisions.
The SENECA model, a new hybrid approach to air shower simulations, is presented. It combines the use of efficient cascade equations in the energy range where a shower can be treated as one-dimensional, with a traditional Monte Carlo method which traces individual particles. This allows one to reproduce natural fluctuations of individual showers as well as the lateral spread of low energy particles. The model is quite efficient in computation time. As an application of the new approach, the influence of the low energy hadronic models on shower properties for AUGER energies is studied. We conclude that these models have a significant impact on the tails of lateral distribution functions, and deserve therefore more attention.
Im Rahmen dieser Arbeit wurden Zellulare Neuronale Netzwerke (CNN) zur nichtlinearen Signalanalyse bei der Prädiktion hirnelektrischer Signale bei Epilepsie herangezogen. Die invasiven Aufnahmen hirnelektrischer Aktivität liegen zeitlich diskretisiert vor, sodaß ein zeitdiskretes Netzwerk (DTCNN) eingesetzt werden konnte. Die parallele Struktur von CNN konnte zur simultanen Untersuchung von sechs Elektroden genutzt werden, mit denen die hirnelektrische Aktivität aufgenommen wurde. Insbesondere ist die direkte Wechselwirkung der einzelnen Zellen untereinander durch eine lokale Nachbarschaft gegeben. In den durchgeführten Untersuchungen wurde zunächst festgestellt, daß für ein DTCNN, das ausgehend vom aktuellen Zeitpunkt den Signalwert des nächsten Zeitpunktes prädizieren soll, eine Prädiktionsordnung größer als zwei keine wesentliche Minimierung des Prädiktionsfehlers nach sich zieht. Daher wurde ein DTCNN mit zeitlich verzögerten Zellzuständen eingesetzt, wobei die Definitionsweise von Roska und Chua [21] im Rahmen dieser Arbeit für beliebige Prädiktionsordnungen erweitert wurde. Da bei einer Prädiktionsschrittweite größer als eins eine deutliche Erhöhung des Prädiktionsfehlers festgestellt werden konnte, wurde diese im folgenden gleich eins gewählt. Weiterhin wurde festgestellt, daß bei Verwendung polynomialer Kopplungsfunktionen der Grad der Nichtlinearität gleich drei gewählt werden kann, da eine weitere Erhöhung des Grades der Nichtlinearität zu keineren weiteren Minimierung des Prädiktionsfehlers geführt hat. Im Rahmen dieser Arbeit wurde ein Programm entwickelt, das aus den Aufnahmen der hirnelektrischen Aktivität einzelne Elektroden extrahieren kann, sodaß die Meßwerte dem DTCNN präsentiert werden konnten. Mit Hilfe des zugrundegelegten DTCNN konnte der zeitliche Verlauf der hirnelektrischen Aktivität von sechs Elektroden simultan prädiziert werden. Eine Analyse des zeitlichen Verlaufes des Prädiktionsfehlers ließ vor einem epileptischen Anfall keine signifikanten Änderungen erkennen. Daher wurde ein Programm entwickelt, mit dessen Hilfe der zeitliche Verlauf der Parameter des verwendeten DTCNN analysiert und deutliche Änderungen aufgezeigt werden können. Es konnten Berechnungsmethoden, hier die lokale Mittelwertbildung und die Gradientenberechnung, gefunden und an den jeweils untersuchten Patienten angepaßt werden, sodaß diese Änderungen der Parameter deutlicher hervorgehoben wurden. Bei zwei der vier Patienten konnten signifikante Änderungen des zeitlichen Verlaufes der Parameter des untersuchten DTCNN festgestellt werden, die vor dem Auftreten des epileptischen Anfalls liegen und somit als Vorläufer eines epileptischen Anfalls betrachtet werden können. Die Untersuchung eines dritten Patienten zeigte deutliche Änderungen der analysierten Parameter, die zeitlich mit dem Beginn des epileptischen Anfalls übereinstimmen. Bei einem vierten Patienten konnten signifikante Änderungen des zeitlichen Verlaufes der Parameter vor dem epileptischen Anfall nur dann festgestellt werden, wenn der betrachtete Datensatz hirnelektrischer Aktivität während des Auftretens eines Anfalls aufgenommen wurde. Wurde stattdessen die Aufnahme von zwei epileptischen Anfällen, die kurz hintereinander auftraten, analysiert, so konnten keine signifikanten Änderungen des Verlaufes der Parameter gefunden werden.
Das in der Plasmamembran tierischer Zellen vorkommende Enzym "Na+/K+-ATPase" setzt katalytisch ATP in ADP um. Als transmembranes Protein vollführt es während der Katalyse einen elektrogenen Zyklus von Konformationsänderungen, wobei 3 intrazelluläre Na+ gegen 2 extrazelluläre K+ ausgetauscht werden, und besitzt damit die Funktion eines primär aktiven Ionentransporters. Bisherige Aktivitätsmessungen, z.B. von B. Vilsen (Vilsen, 1994), an dem in Lösung befindlichen Enzym ergaben deutliche pH-Abhängigkeiten der Aktivität, die auf eine intrazelluläre Wechselwirkung des Protons mit der ATPase zurückgeführt wurden. Im Rahmen der hier vorliegenden Arbeit war nun die Frage zu klären, inwieweit der extrazelluläre pH-Wert auf die Transportfunktion der in der Membran liegenden Na+/K+-ATPase einen Einfluß ausübt. Es wurden daher elektrophysiologische Messungen mit dem Two-Elektrode-Voltage-Clamp-Verfahren und dem Giant-Patch-Clamp-Verfahren an der Zellmembran von Oozyten des Xenopus laevis durchgeführt und die pH-Abhängigkeit von durch die Na+/K+-ATPase verursachten transmembranen stationären als auch transienten Ionenströmen analysiert. Die stationären (steady-state) Ströme sind ein Maß für die Pumpaktivität, während die transienten auf Partialreaktionen des Enzyms schließen lassen. Die elektrophysiologischen Messungen wurden an der ouabainsensitiven und der ouabainresistenten Na+/K+-ATPase des Torpedo californica durchgeführt. Als Expressionssystem diente die Oozyte des Xenopus laevis. Die Messungen wurden mit Hilfe des Two-Elektrode-Voltage-Clamp-Verfahrens sowie des Giant-Patch-Clamp-Verfahrens durchgeführt. Um eine pH-Abhängigkeit zu untersuchen, wurden steady-state- als auch transiente Ströme bei den pH-Werten pH6, pH7,5 und pH9 gemessen. Als Pumenströme wurden die K+-aktivierbaren oder Ouabain-inhibierbaren Stromkomponenten betrachtet. Zunächst wurde die pH-Abhängigkeit von Pumpenströmen der im normalen Modus arbeitenden, ouabainsensitiven Na+/K+-ATPase untersucht. Die Pumpenströme wurden durch [K+]a=5mM aktiviert und durch [K+]a=0mM inhibiert. Die Messungen in einem natriumfreien extrazellulären Medium ergaben eine ausgeprägte pH-Abhängigkeit der Strom-Spannungskennlinien der Pumpenströme. Dieser Effekt wurde zum großen Teil auf einen, bei J.Rettinger (Rettinger, 1996) beschriebenen, Protonen-Einwärtsstrom zurückgeführt. Durch eine Korrektur konnten die vom Protoneneinwärtsstrom unbeeinflußten Pumpenströme analysiert werden, und es zeigte sich Potentialunabhängigkeit der Strom-Spannungskennlinien bei pH6 und pH9, während bei pH7,5 Potentialabhängigkeit (positive Steigung im negativen Potentialbereich) zu erkennen war. Dies wurde auf eine protonierbare im "access-channel" angenommene Stelle zurückgeführt, welche dann einen Einfluß auf die Affinität der Kationenbindung ausüben könnte. In hochnatriumhaltigem extrazellulären Medium (100mM) war dieser pH abhängige Effekt nicht nachweisbar, die Strom-Spannungskennlinien folgten dem schon bekannten Verlauf (Rakowski et al., 1997) mit einer positiven Steigung im negativen Potentialbereich. Weiterhin wurden transiente Ströme des Na/Na-Austausches sowohl an der ouabainsensitiven (OS) als auch an der ouabainresistenen (OR) Na+/K+-ATPase untersucht. Hierfür wurde in hochnatriumhaltigem (100mM) und kaliumfreiem extrazellulären Medium gemessen. Der Na/Na-Austausch der OS Pumpe wurde extrazellulär mit 100:M Ouabain inhibiert, während der der OR Pumpe mit 10mM Ouabain inhibiert wurde. Messungen mit dem Two-Elektrode-Voltag-Clamp-Verfahren ergaben auf Grund der zu geringen Zeitauflösung keine analysierbare pH-Abhängigkeit. Für die bei diesen Messungen festgestellte Ladungsverschiebung konnte eine effektive Wertigkeit von zq=0,80±0,02 ermittelt werden, was mit den Angaben von J. Rettinger et. al. (Rettinger et al., 1994) vergleichbar ist. Die Messungen mit dem Giant-Patch-Clamp-Verfahren an der OR und OS Pumpe ergaben für transiente Ströme einen relaxierenden Strom-Zeitverlauf, der einer Linearkombination aus drei unterschiedlich schnell relaxierenden Exponentialfunktionen mit verschiedenen Amplituden entspricht. Die Zeitkonstanten ließen keine signifikante pHAbhängigkeit erkennen. Ihre Werte lagen in den Bereichen 10-10 :s, 1-5ms und 10-200ms, wobei die am schnellsten relaxierende Funktion nicht analysiert werden konnten. Die langsam relaxierende Exponentialfunktion ließ sich der Konformationsänderung zuordnen, die mittelschnell relaxierende der extrazellulären Wechselwirkung mit den Na+-Ionen. Die Amplituden hingegen zeigten eine pH-Abhängigkeit. Im depolaren Potentialbereich hatten die Amplituden der mittelschnell relaxierenden Funktion bei pH6 eine größere Potentialabhängigkeit als bei pH9. Die Amplituden der langsam relaxierenden Funktion hatten im hyperpolaren Potentialbereich bei pH6 eine geringere Potentialabhängigkeit als bei höheren pH-Werten. Im ersten Fall könnte eine Protonierung an einer Stelle der ATPase die Potentialabhänigkeit über eine Veränderung des "accesschannels" verstärken, im zweiten Fall könnte diese in die Konformationsänderung eingebunden sein.
Accelerating cavities exchange HOM power through interconnecting beam pipes in case of signal frequencies above the cut-off of their propagating waveguide modes. This may lead either to improved HOM damping or - in the case most severe - to unwanted phase coherence of fields to the beam. Therefore the knowledge of the scattering properties of a cavity as a line element is needed to analyse all kinds of RF cavity-cavity interaction. Since there is a lack of measurement tools capable to provide a multidimensional scattering matrix at a given frequency point, we have been developing a method for this purpose. It uses a set of 2-port S-parameters of the device under test, embedded in a number of geometrically different RF environments. The application of the method is demonstrated with copper models of TESLA cavities.
A new method for the determination of S-matrices of devices in multimoded waveguides and first experimental experiences are presented. The theoretical foundations are given. The scattering matrix of a TESLA copper cavity at a frequency above the cut-off of the second waveguide mode has been measured.
The influence of high and low energy hadronic models on lateral distribution functions of cosmic ray air showers for Auger energies is explored. A large variety of presently used high and low energy hadron interaction models are analysed and the resulting lateral distribution functions are compared. We show that the slope depends on both the high and low energy hadronic model used. The models are confronted with available hadron-nucleus data from accelerator experiments.
We discuss the new data for the production of the psi meson in pA collisions at 450 GeV at CERNSPS (of the NA50-collaboration) [1]. We extract from the CERN data sigma(psi'N) 8 mb under the assumption that the psi is produced as a result of the space-time evolution of a point-like c¯c pair which expands with time to the full size of the charmonium state. In the analysis we assume the existence of a relationship between the distribution of color in a hadron and the cross section of its interaction with a nucleon. However, our result is rather sensitive to the pattern of the expansion of the wave packet and significantly larger values of sigma(psi'N)are not ruled out by the data. We show that recent CERN data confirm the suggestion of ref. [2] that color fluctuations of the strengths in charmonium-nucleon interaction are the major source of suppression of the J/psi yield as observed at CERN in both pA and AA collisions.
We evaluate the in-medium D and -meson masses in hot hadronic matter induced by interactions with the light hadron sector described in a chiral SU(3) model. The e ective Lagrangian approach is generalized to SU(4) to include charmed mesons. We find that the D-mass drops substantially at finite temperatures and densities, which open the channels of the decay of the charmonium states ( 2, c, J/ ) to D pairs in the thermal medium. The e ects of vacuum polarisations from the baryon sector on the medium modification of the D-meson mass relative to those obtained in the mean field approximation are investigated. The results of the present work are compared to calculations based on the QCD sum-rule approach, the quark-meson coupling model, chiral perturbation theory, as well as to studies of quarkonium dissociation using heavy quark potential from lattice QCD.
Abstract: The e ect of vacuum fluctuations on the in-medium hadronic properties is investigated using a chiral SU(3) model in the nonlinear realization. The e ect of the baryon Dirac sea is seen to modify hadronic properties and in contrast to a calculation in mean field approximation it is seen to give rise to a significant drop of the vector meson masses in hot and dense matter. This e ect is taken into account through the summation of baryonic tadpole diagrams in the relativistic Hartree approximation (RHA), where the baryon self energy is modified due to interactions with both the non-strange ( ) and the strange ( ) scalar fields.
The N/Z ratio of free nucleons from collisions of neutron-rich nuclei as a function of their momentum is studied by means of Isospin dependent Quantum Molecular Dynamics. We find that this ratio is not only sensitive to the form of the density dependence of the symmetry potential energy but also its strength determined by the symmetry energy coe cient. The uncertainties about the symmetry energy coe cient influence the accuracy of probing the density dependence of the symmetry energy by means of the N/Z ratio of free nucleons of neutron-rich nuclei.
Dynamics of strange, charm and high momentum hadrons in relativistic nucleus nucleus collisions
(2003)
We investigate hadron production and attenuation of hadrons with strange and charm quarks (or antiquarks) as well as high transverse momentum hadrons in relativistic nucleus-nucleus col- lisions from 2 A·GeV to 21.3 A·TeV within two independent transport approaches (UrQMD and HSD). Both transport models are based on quark, diquark, string and hadronic degrees of freedom, but do not include any explicit phase transition to a quark-gluon plasma. From our dynamical calculations we find that both models do not describe the maximum in the K+/ + ratio at 20 - 30 A·GeV in central Au+Au collisions found experimentally, though the excitation functions of strange mesons are reproduced well in HSD and UrQMD. Furthermore, the transport calculations show that the charmonium recreation by D + J/ + meson reactions is comparable to the dissociation by comoving mesons at RHIC energies contrary to SPS energies. This leads to the final result that the total J/ suppression as a function of centrality at RHIC should be less than the suppression seen at SPS energies where the comover dissociation is substantial and the backward channels play no role. Furthermore, our transport calculations in comparison to exper- imental data on transverse momentum spectra from pp, d+Au and Au+Au reactions show that pre-hadronic e ects are responsible for both the hardening of the hadron spectra for low transverse momenta (Cronin e ect) as well as the suppression of high pT hadrons. The mutual interactions of formed hadrons are found to be negligible in central Au+Au collisions at s = 200 GeV for pT e 6 GeV/c and the sizeable suppression seen experimentally is attributed to a large extent to the interactions of leading pre-hadrons with the dense environment.
Abstract: The measured particle ratios in central heavy-ion collisions at RHIC-BNL are investigated within a chemical and thermal equilibrium chiral SU(3) Ã É approach. The commonly adopted non-interacting gas calculations yield temperatures close to or above the critical temperature for the chiral phase transition, but without taking into account any interactions. In contrast, the chiral SU(3) model predicts temperature and density dependent effective hadron masses and effective chemical potentials in the medium and a transition to a chirally restored phase at high temperatures or chemical potentials. Three different parametrizations of the model, which show different types of phase transition behaviour, are investigated. We show that if a chiral phase transition occured in those collisions, freezing of the relative hadron abundances in the symmetric phase is excluded by the data. Therefore, either very rapid chemical equilibration must occur in the broken phase, or the measured hadron ratios are the outcome of the dynamical symmetry breaking. Furthermore, the extracted chemical freeze-out parameters differ considerably from those obtained in simple non-interacting gas calculations. In particular, the three models yield up to 35 MeV lower temperatures than the free gas approximation. The inmedium masses turn out to differ up to 150 MeV from their vacuum values.
Abstract: The medium modification of kaon and antikaon masses, compatible with low energy KN scattering data, are studied in a chiral SU(3) model. The mutual interactions with baryons in hot hadronic matter and the e ects from the baryonic Dirac sea on the K( ¯K ) masses are examined. The in-medium masses from the chiral SU(3) e ective model are compared to those from chiral perturbation theory. Furthermore, the influence of these in-medium e ects on kaon rapidity distributions and transverse energy spectra as well as the K, ¯K flow pattern in heavy-ion collision experiments at 1.5 to 2 A·GeV are investigated within the HSD transport approach. Detailed predictions on the transverse momentum and rapidity dependence of directed flow v1 and the elliptic flow v2 are provided for Ni+Ni at 1.93 A·GeV within the various models, that can be used to determine the in-medium K± properties from the experimental side in the near future.
Charmonium production and suppression in heavy-ion collisions at relativistic energies is investigated within di erent models, i.e. the comover absorption model, the threshold suppression model, the statistical coalescence model and the HSD transport approach. In HSD the charmonium dissociation cross sections with mesons are described by a simple phase-space parametrization including an e ective coupling strength |Mi|2 for the charmonium states i =Xc,J/psi, psi'. This allows to include the backward channels for charmonium reproduction by DD channels which are missed in the comover absorption and threshold suppression model employing detailed balance without introducing any new parameters. It is found that all approaches yield a reasonable description of J/psi suppression in S+U and Pb+Pb collisions at SPS energies. However, they di er significantly in the psi'/J/psi ratio versus centrality at SPS and especially at RHIC energies. These pronounced differences can be exploited in future measurements at RHIC to distinguish the hadronic rescattering scenarios from quark coalescence close to the QGP phase boundary.