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A microscopic model of deconfined matter based on color interactions between semi-classical quarks is studied. A hadronization mechanism is imposed to examine the properties and the disassembly of a thermalized quark plasma and to investigate the possible existence of a phase transition from quark matter to hadron matter.
Endocannabinoids (ECs) are potent lipid mediators with high physiological relevance. They are involved in a wide variety of diseases like depression or multiple sclerosis and are closely connected to metabolic parameters in humans. Therefore, their suitability as a biomarker in different (patho-)physiological conditions is discussed intensively and predominantly investigated by analyzing systemic concentrations in easily accessible matrices like blood. Carefully designed pre-analytical sample handling is of major importance for high-quality data, but harmonization is not achieved yet. Whole blood is either processed to serum or plasma before the onset of analytical workflows and while knowledge about pre-analytical challenges in plasma handling is thorough they were not systematically investigated for serum.
Therefore, the ECs AEA and 2-AG, and closely related EC-like substances 1-AG, DHEA, and PEA were examined by LC-MS/MS in serum samples of nine healthy volunteers employing different pre-analytical sample handling protocols, including prolonged coagulation, and storage after centrifugation at room temperature (RT) or on ice. Furthermore, all analytes were also assessed in plasma samples obtained from the same individuals at the same time points to investigate the comparability between those two blood-based matrices regarding obtained concentrations and their 2-AG/1-AG ratio.
This study shows that ECs and EC-like substances in serum samples were significantly higher than in plasma and are especially prone to ex vivo changes during initial and prolonged storage for coagulation at RT. Storage on ice after centrifugation is less critical. However, storage at RT further increases 1-AG and 2-AG concentrations, while also lowering the already reduced 2-AG/1-AG ratio due to isomerization. Thus, avoidance of prolonged processing at RT can increase data quality if serum as the matrix of choice is unavoidable. However, serum preparation in itself is expected to initiate changes of physiological concentrations as standard precautionary measures like fast and cooled processing can only be utilized by using plasma, which should be the preferred matrix for analyses of ECs and EC-like substances.
Myotonic dystrophy type 1 (DM1) lacks non-invasive and easy to measure biomarkers, still largely relying on semi-quantitative tests for diagnostic and prognostic purposes. Muscle biopsies provide valuable data, but their use is limited by their invasiveness. microRNA (miRNAs) are small non-coding RNAs regulating gene expression that are also present in biological fluids and may serve as diseases biomarkers. Thus, we tested plasma miRNAs in the blood of 36 DM1 patients and 36 controls. First, a wide miRNA panel was profiled in a patient subset, followed by validation using all recruited subjects. We identified a signature of nine deregulated miRNAs in DM1 patients: eight miRNAs were increased (miR-133a, miR-193b, miR-191, miR-140-3p, miR-454, miR-574, miR-885-5p, miR-886-3p) and one (miR-27b) was decreased. Next, the levels of these miRNAs were used to calculate a "DM1-miRNAs score". We found that both miR-133a levels and DM1-miRNAs score discriminated DM1 from controls significantly and Receiver-Operator Characteristic curves displayed an area under the curve of 0.94 and 0.97, respectively. Interestingly, both miR-133a levels and DM1-miRNAs score displayed an inverse correlation with skeletal muscle strength and displayed higher values in more compromised patients. In conclusion, we identified a characteristic plasma miRNA signature of DM1. Although preliminary, this study indicates miRNAs as potential DM1 humoral biomarkers.
Homogeneous nucleation of quark gluon plasma, finite size effects and longlived metastable objects
(1998)
The general formalism of homogeneous nucleation theory is applied to study the hadronization pattern of the ultra-relativistic quark-gluon plasma (QGP) undergoing a first order phase transition. A coalescence model is proposed to describe the evolution dynamics of hadronic clusters produced in the nucle- ation process. The size distribution of the nucleated clusters is important for the description of the plasma conversion. The model is most sensitive to the initial conditions of the QGP thermalization, time evolution of the energy den- sity, and the interfacial energy of the plasma hadronic matter interface. The rapidly expanding QGP is first supercooled by about T = T Tc = 4 6%. Then it reheats again up to the critical temperature Tc. Finally it breaks up into hadronic clusters and small droplets of plasma. This fast dynamics occurs within the first 5 10 fm/c. The finite size e ects and fluctuations near the critical temperature are studied. It is shown that a drop of longitudinally expanding QGP of the transverse radius below 4.5 fm can display a long-lived metastability. However, both in the rapid and in the delayed hadronization scenario, the bulk pion yield is emitted by sources as large as 3 4.5 fm. This may be detected experimentally both by a HBT interferometry signal and by the analysis of the rapidity distributions of particles in narrow pT -intervals at small |pT | on an event-by-event basis. PACS numbers: 12.38.Mh, 24.10.Pa, 25.75.-q, 64.60.Qb
Die opto-elektronische Erzeugung intensiver Terahertz-Pulse unter Verwendung von Verstärkerlaser-Systemen stellt eine leistungsfähige und im wissenschaftlichen Umfeld etablierte Technik dar. Es ist anzunehmen, dass diese Technik in Zukunft auch für kommerzielle Anwendungen eingesetzt werden wird. (Z.B. entwickelt die Firma Nikon, Japan ein Echtzeit- Bildgebungssystem mit opto-elektronisch erzeugter Terahertz-Strahlung basierend auf einem Verstärkerlaser.) In dieser Arbeit werden gängige und neuartige opto-elektronische Terahertz-Emitter für Verstärkerlaser theoretisch und experimentell untersucht. Zur experimentellen Untersuchung wurde die Methode der elektro-optischen Detektion, welche in der Arbeit ausführlich vorgestellt wird, verwendet. Dabei wird insbesondere die spektrale Detektorempfindlichkeit dargestellt und eine Methode zur Durchführung kalibrierter Messungen vorgestellt, welche auch für die Verwendung mit Verstärkerlasern geeignet ist. Zu den untersuchten bekannten Emittern gehört der vor ca. 10 Jahren erstmals vorgestellte groß- flächige GaAs-Emitter mit externem Feld. Obwohl dieser Emitter in der Literatur bereits ausführlich untersucht wurde, werden in der vorliegende Arbeit über den Stand der Literatur hinausgehende neue Aspekte wie die Feldabschirmung auf Grund von Ladungsträgerverschiebung und die Abhängigkeit der erzeugten THz-Feldstärke bzw. der THz-Pulsenergie von der Emitterfläche diskutiert. Zudem erfolgt die Behandlung dieses Emitters erstmals vollständig quantitativ, wobei eine gute Übereinstimmung mit den experimentellen Daten erreicht wird. Der zweite in der Arbeit untersuchte Emitter ist der großflächige ZnTe-Emitter. Die elektro-optische Erzeugung von THz-Strahlung in ZnTe-Kristallen mit hoch-repetierlichen Kurzpuls-Lasersystemen ist langjährig bekannt. Die Verwendung großflächiger ZnTe-Kristalle in Verbindung mit Verstärkerlasern wurde allerdings in Rahmen dieser Arbeit erstmals demonstriert. Vor dem Hintergrund der demonstrierten hervorragenden Eigenschaften dieses Emitters ist dieses besonders erstaunlich. Der Hauptteil der Arbeit beschäftigt sich mit der neuartigen Erzeugung von THz-Pulsen in laser-generierten Plasmen. Dabei wurden zwei Methoden untersucht. Die erste Methode, welche im Rahmen dieser Arbeit erstmals realisiert wurde, basiert auf einer Vorspannung des Plasmas mit einem externen elektrischem Feld. Die Methode ist vergleichsweise wenig effektiv, stellt aber eine gute Möglichkeit zur Überprüfung der in der Arbeit entwickelten Modelle für die THz-Emission dar. Die zweite Methode, die erstmals von Cook et al. im Jahre 2000 demonstriert wurde, basiert auf einer "optischen Vorspannung" des Plasmas mittels der Überlagerung des Laserpulses der Fundamentalfrequenz mit einem phasensynchronen Laserpuls der zweiten Harmonischen. Die ausführliche experimentelle und theoretische Untersuchung dieser Methode beinhaltet eine quantitative Modellierung der zu erwartenden Ergebnisse auf Basis des von Cook et al. vorgestellten phänomenologischen Modells, welches auf zeitunabhängigen Nichtlinearitäten dritter Ordnung im Plasma oder in der Luft beruht. Die in dieser Arbeit vorgestellte quantitative Analyse legt die Schlussfolgerung nahe, dass das phänomenologische Modell von Cook et al. in der vorliegenden Form in Frage gestellt werden muss. Daher wurde im Rahmen der Arbeit ein einfaches Modell zur Erklärung der mikroskopischen Ursache der Nichtlinearität entwickelt. Dieses Modell beinhaltet die Kopplung der Nichtlinearität mit dem lokalen Ionisierungsprozess und damit formal auch eine explizite Zeitabhängigkeit der Nichtlinearität im Plasma. Die quantitative Modellierung der makroskopischen THz-Emission auf Basis des mikroskopischen Bildes der Generations-Nichtlinearitäten zeigt, dass das Modell die experimentellen Befunde zufriedenstellend beschreiben kann. Die Arbeit schließt mit einem Vergleich der untersuchten Emitter in Bezug auf spektrale Eigenschaften, Effizienz und Sättigungsverhalten. Bei der Darstellung des Sättigungsverhaltens wird anhand der in der Arbeit entwickelten Modelle versucht die Entwicklung der erzeugten THz-Feldamplituden für Laserpulsenergien von bis zu 50 mJ vorauszusagen. Diese Abschätzung lässt vermuten, dass der Plasma-Emitter für Laserpulsenergien von 10mJ und mehr das Potential hat, deutlich höhere THz-Feldamplituden zu erzeugen als alle gängigen Standardemitter. Entsprechende Experimente in diesem Laserpuls-Energiebereich sind am Front-End des PHELIX-Lasers der GSI (Gesellschaft für Schwerionenforschung) in Darmstadt im Rahmen der Fortführung der Forschungsarbeiten geplant.