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ϕ-meson production in In–In collisions at Elab=158A GeV: Evidence for relics of a thermal phase
(2010)
Yields and transverse mass distributions of the ϕ-mesons reconstructed in the ϕ→μ+μ− channel in In+In collisions at Elab=158A GeV are calculated within an integrated Boltzmann+hydrodynamics hybrid approach based on the Ultrarelativistic Quantum Molecular Dynamics (UrQMD) transport model with an intermediate hydrodynamic stage. The analysis is performed for various centralities and a comparison with the corresponding NA60 data in the muon channel is presented. We find that the hybrid model, that embeds an intermediate locally equilibrated phase subsequently mapped into the transport dynamics according to thermal phase-space distributions, gives a good description of the experimental data, both in yield and slope. On the contrary, the pure transport model calculations tend to fail in catching the general properties of the ϕ meson production: not only the yield, but also the slope of the mT spectra, compare poorly with the experimental observations at top SPS energies.
The first study of ϕ-meson production in p–Pb collisions at forward and backward rapidity, at a nucleon–nucleon centre-of-mass energy √sNN=5.02 TeV, has been performed with the ALICE apparatus at the LHC. The ϕ-mesons have been identified in the dimuon decay channel in the transverse momentum (pT) range 1<pT<7 GeV/c, both in the p-going (2.03<y<3.53) and the Pb-going (−4.46<y<−2.96) directions — where y stands for the rapidity in the nucleon–nucleon centre-of-mass — the integrated luminosity amounting to 5.01±0.19 nb−1 and 5.81±0.20 nb−1, respectively, for the two data samples. Differential cross sections as a function of transverse momentum and rapidity are presented. The forward–backward ratio for ϕ-meson production is measured for 2.96<|y|<3.53, resulting in a ratio ∼0.5 with no significant pT dependence within the uncertainties. The pT dependence of the ϕ nuclear modification factor RpPb exhibits an enhancement up to a factor 1.6 at pT=3–4 GeV/c in the Pb-going direction. The pT dependence of the ϕ-meson cross section in pp collisions at √s=2.76 TeV, which is used to determine a reference for the p–Pb results, is also presented here for 1<pT<5 GeV/c and 2.5<y<4, for a 78±3 nb−1 integrated luminosity sample.
The current status of research related to the behavior of the ϕ meson in nuclear matter is reviewed. First, recent theoretical works based of QCD sum rules and effective theory approaches are discussed. Next, preliminary results of transport simulations of pA reactions, with the goal of reproducing the dilepton spectra of the KEK E325 experiment are presented.
ϕ meson measurements provide insight into strangeness production, which is one of the key observables for the hot medium formed in high-energy heavy-ion collisions. ALICE measured ϕ production through its decay in muon pairs in Pb–Pb collisions at sNN−−−√=2.76 TeV in the intermediate transverse momentum range 2<pT<5 GeV/c and in the rapidity interval 2.5<y<4. The ϕ yield was measured as a function of the transverse momentum and collision centrality. The nuclear modification factor was obtained as a function of the average number of participating nucleons. Results were compared with the ones obtained via the kaon decay channel in the same pT range at midrapidity. The values of the nuclear modification factor in the two rapidity regions are in agreement within uncertainties.
Inclusive ϒ(1S) and ϒ(2S) production have been measured in Pb–Pb collisions at the centre-of-mass energy per nucleon–nucleon pair √sNN = 5.02 TeV, using the ALICE detector at the CERN LHC. The ϒ mesons are reconstructed in the centre-of-mass rapidity interval 2.5 < y < 4 and in the transversemomentum range pT < 15 GeV/c, via their decays to muon pairs. In this Letter, we present results on the inclusive ϒ(1S) nuclear modification factor RAA as a function of collision centrality, transverse momentum and rapidity. The ϒ(1S) and ϒ(2S) RAA, integrated over the centrality range 0–90%, are 0.37± 0.02(stat) ± 0.03(syst) and 0.10 ± 0.04(stat) ± 0.02(syst), respectively, leading to a ratio Rϒ(2S) AA /Rϒ(1S) AA of 0.28±0.12(stat)±0.06(syst). The observed ϒ(1S) suppression increases with the centrality of the collision and no significant variation is observed as a function of transverse momentum and rapidity.
Inclusive Υ(1S) and Υ(2S) production have been measured in Pb-Pb collisions at the centre-of-mass energy per nucleon-nucleon pair sNN−−−√=5.02 TeV, using the ALICE detector at the CERN LHC. The Υ mesons are reconstructed in the centre-of-mass rapidity interval 2.5<y<4 and in the transverse-momentum range pT<15 GeV/c, via their decays to muon pairs. In this Letter, we present results on the inclusive Υ(1S) nuclear modification factor RAA as a function of collision centrality, transverse momentum and rapidity. The Υ(1S) and Υ(2S) RAA, integrated over the centrality range 0-90%, are 0.37±0.02(stat)±0.03(syst) and 0.10±0.04(stat)±0.02(syst), respectively, leading to a ratio RΥ(2S)AA/RΥ(1S)AA of 0.28±0.12(stat)±0.06(syst). The observed Υ(1S) suppression increases with the centrality of the collision and no significant variation is observed as a function of transverse momentum and rapidity.
Inclusive Υ(1S) and Υ(2S) production have been measured in Pb-Pb collisions at the centre-of-mass energy per nucleon-nucleon pair sNN−−−√=5.02 TeV, using the ALICE detector at the CERN LHC. The Υ mesons are reconstructed in the centre-of-mass rapidity interval 2.5<y<4 and in the transverse-momentum range pT<15 GeV/c, via their decays to muon pairs. In this Letter, we present results on the inclusive Υ(1S) nuclear modification factor RAA as a function of collision centrality, transverse momentum and rapidity. The Υ(1S) and Υ(2S) RAA, integrated over the centrality range 0-90%, are 0.37±0.02(stat)±0.03(syst) and 0.10±0.04(stat)±0.02(syst), respectively, leading to a ratio RΥ(2S)AA/RΥ(1S)AA of 0.28±0.12(stat)±0.06(syst). The observed Υ(1S) suppression increases with the centrality of the collision and no significant variation is observed as a function of transverse momentum and rapidity.
ϒ production in p–Pb interactions is studied at the centre-of-mass energy per nucleon–nucleon collision √sNN = 8.16 TeV with the ALICE detector at the CERN LHC. The measurement is performed reconstructing bottomonium resonances via their dimuon decay channel, in the centre-of-mass rapidity intervals 2.03 < ycms < 3.53 and −4.46 < ycms < −2.96, down to zero transverse momentum. In this work, results on the ϒ(1S) production cross section as a function of rapidity and transverse momentum are presented. The corresponding nuclear modification factor shows a suppression of the ϒ(1S) yields with respect to pp collisions, both at forward and backward rapidity. This suppression is stronger in the low transverse momentum region and shows no significant dependence on the centrality of the interactions. Furthermore, the ϒ(2S) nuclear modification factor is evaluated, suggesting a suppression similar to that of the ϒ(1S). A first measurement of the ϒ(3S) has also been performed. Finally, results are compared with previous ALICE measurements in p–Pb collisions at √sNN = 5.02 TeV and with theoretical calculations.
Υ production in p-Pb interactions is studied at the centre-of-mass energy per nucleon-nucleon collision sNN−−−√ = 8.16 TeV with the ALICE detector at the CERN LHC. The measurement is performed reconstructing bottomonium resonances via their dimuon decay channel, in the centre-of-mass rapidity intervals 2.03<ycms<3.53 and −4.46<ycms<−2.96, down to zero transverse momentum. In this work, results on the inclusive Υ(1S) production cross section as a function of rapidity and transverse momentum are presented. The corresponding nuclear modification factor shows a suppression of the Υ(1S) yields with respect to pp collisions, both at forward and backward rapidity. This suppression is stronger in the low transverse momentum region and shows no significant dependence on the centrality of the interactions. Furthermore, the Υ(2S) nuclear modification factor is also evaluated, suggesting a suppression similar to that of the Υ(1S). A first measurement of the Υ(3S) has also been performed. Finally, results are compared with previous measurements performed by ALICE in p-Pb collisions at sNN−−−√ = 5.02 TeV and with theoretical calculations.
Υ production in p-Pb interactions is studied at the centre-of-mass energy per nucleon-nucleon collision sNN−−−√ = 8.16 TeV with the ALICE detector at the CERN LHC. The measurement is performed reconstructing bottomonium resonances via their dimuon decay channel, in the centre-of-mass rapidity intervals 2.03<ycms<3.53 and −4.46<ycms<−2.96, down to zero transverse momentum. In this work, results on the inclusive Υ(1S) production cross section as a function of rapidity and transverse momentum are presented. The corresponding nuclear modification factor shows a suppression of the Υ(1S) yields with respect to pp collisions, both at forward and backward rapidity. This suppression is stronger in the low transverse momentum region and shows no significant dependence on the centrality of the interactions. Furthermore, the Υ(2S) nuclear modification factor is also evaluated, suggesting a suppression similar to that of the Υ(1S). A first measurement of the Υ(3S) has also been performed. Finally, results are compared with previous measurements performed by ALICE in p-Pb collisions at sNN−−−√ = 5.02 TeV and with theoretical calculations.
ϒ production and nuclear modification at forward rapidity in Pb–Pb collisions at √sNN = 5.02TeV
(2021)
The production of ϒ mesons in Pb–Pb collisions at a centre-of-mass energy per nucleon pair √sNN = 5.02 TeV is measured with the muon spectrometer of the ALICE detector at the LHC. The yields as well as the nuclear modification factors are determined in the forward rapidity region 2.5 < y < 4.0, as a function of rapidity, transverse momentum and collision centrality. The results show that the production of the ϒ(1S) meson is suppressed by a factor of about three with respect to the production in proton–proton collisions. For the first time, a significant signal for the ϒ(2S) meson is observed at forward rapidity, indicating a suppression stronger by about a factor 2–3 with respect to the ground state. The measurements are compared with transport, hydrodynamic, comover and statistical hadronisation model calculations.
ϒ production and nuclear modification at forward rapidity in Pb–Pb collisions at √sNN = 5.02 TeV
(2021)
The production of Υ mesons in Pb-Pb collisions at a centre-of-mass energy per nucleon pair sNN−−−√ = 5 TeV is measured with the muon spectrometer of the ALICE detector at the LHC. The yields as well as the nuclear modification factors are determined in the forward rapidity region 2.5<y<4.0, as a function of rapidity, transverse momentum and collision centrality. The results show that the production of the Υ(1S) meson is suppressed by a factor of about three with respect to the production in proton-proton collisions. For the first time, a significant signal for the Υ(2S) meson is observed at forward rapidity, indicating a suppression stronger by about a factor 2-3 with respect to the ground state. The measurements are compared with transport, hydrodynamic, comover and statistical hadronisation model calculations.
ϒ production and nuclear modification at forward rapidity in Pb–Pb collisions at √sNN = 5.02 TeV
(2020)
The production of Υ mesons in Pb-Pb collisions at a centre-of-mass energy per nucleon pair sNN−−−√ = 5 TeV is measured with the muon spectrometer of ALICE at the LHC. The yields as well as the nuclear modification factors are determined in the forward rapidity region 2.5<y<4.0, as a function of rapidity, transverse momentum and collision centrality. The results show that the production of Υ(1S) is suppressed by a factor of about three with respect to the production in proton-proton collisions. For the first time, a significant Υ(2S) signal is observed at forward rapidity, indicating a suppression stronger by about a factor 2-3 with respect to the ground state. The measurements are compared with transport, hydrodynamic, comover and statistical hadronisation model calculations.
Results are presented on Omega production in central Pb+Pb collisions at 40 and 158 AGeV beam energy. Given are transverse-mass spectra, rapidity distributions, and total yields for the sum Omega+Antiomega at 40 AGeV and for Omega and Antiomega separately at 158 AGeV. The yields are strongly under-predicted by the string-hadronic UrQMD model and are in better agreement with predictions from a hadron gas models. PACS numbers: 25.75.Dw
The transverse mass spectra of J/psi and psi' mesons and Omega hyperons produced in central Au+Au collisions at RHIC energies are discussed within a statistical model used successfully for the interpretation of the SPS results. The comparison of the presented model with the future RHIC data should serve as a further crucial test of the hypothesis of statistical production of charmonia at hadronization. Finally, in case of validity, the approach should allow to estimate the mean transverse flow velocity at the quark gluon plasma hadronization.
The transverse mass spectra of J/ψ and ψ′ mesons and Ω hyperons produced in central Au+Au collisions at RHIC energies are discussed within a statistical model used successfully for the interpretation of the SPS results. The comparison of the presented model with the future RHIC data should serve as a further crucial test of the hypothesis of statistical production of charmonia at hadronization. Finally, in case of validity, the approach should allow to estimate the mean transverse flow velocity at the quark–gluon plasma hadronization.
The transverse mass spectra of Omega, J/psi and psi' in Pb+Pb collisions at 158 AGeV are studied within a hydrodynamical model of the quark gluon plasma expansion and hadronization. The model reproduces the existing data with the common hadronization parameters: temperature T=T_H = 170 MeV and average collective transverse velocity v_T = 0.2.
ω(782) und ϕ(1020) Mesonenproduktion durch Dielektronen in pp-Kollisionen bei √s = 7 TeV mit ALICE
(2013)
Die Niedrigmassendielektronen (Elektron-Positron Paare mit kleiner invarianten Masse) sind wichtige experimentelle Sonden, um die Eigenschaften des in ultra-relativistischen Schwerionenkollisionen erzeugten heißen und dichten Mediums zu untersuchen. Elektronen koppeln nicht an die starke Wechselwirkung, weshalb sie wichtige Informationen über die gesamten Kollisionsphasen geben. Die Zerfälle von ω(782) und ϕ(1020)-Mesonen in Dielektronen ermöglichen es, besonders wichtige Informationen über ihre In-Medium-Eigenschaften zu erhalten, da Proton-Proton (pp)-Kollisionen als mediumfreie Referenz angenommen werden. Außerdem sind pp-Kollisionen auch für sich genommen interessant, um die Teilchenproduktion im Energiebereich des LHC (Large Hadron Collider) zu untersuchen.
In dieser Analyse werden die Elektronen im mittleren Rapiditätsbereich von |η| < 0.8 mit ITS (Inner Tracking System), TPC (Time Projection Chamber) und TOF (Time of Flight) gemessen.
Die transversalen Impulsspektren der ω(782) und ϕ(1020)-Mesonen im e+e--Zerfallskanal in pp-Kollisionen bei p √s = 7 TeV werden gezeigt. Das transversale Impulsspektrum des ω(782)-Mesons im e+e--Zerfallskanal wird mit den pT-Spektren in den µ+µ--und in den π0π+π--Zerfallskanälen verglichen, während das pT-Spektrum vom ϕ(1020)-Meson im e+e--Zerfallskanal mit den pT-Spektren in µ+µ-- und K+K--Zerfallskanälen verglichen wird.
In dieser Arbeit wurde die Produktion von Omega und Anti-Omega Hyperonen in zentralen Pb+Pb-Kollisionen bei 40 A GeV am CERN SPS mit dem NA49 Experiment untersucht. Der in dieser Arbeit verwendete Datensatz wurde während einer 4 wöchigen Strahlzeit 1999 aufgenommen. Dabei wurden 579446 Zentrale (7.2 % des totalen Wirkungsquerschnitts) Ereignisse, bei zwei verschiedenen Polarit aten (std+ und std-), aufgezeichnet. Die Omega Produktion bei 40 A GeV wird mit Messungen bei anderen Energien verglichen, um damit die Energieabhangigkeit der Omega Produktion zu untersuchen. Das Experiment NA49 erlaubt genaue Messungen in einem weiten Akzeptanzbereich. Man misst die Zerfallstochter des Omegas und die Zerfallstochter des Omegas mit hochauflösenden TPCs. Mehrfach seltsame Teilchen (Theta, Omega) werden durch ihre Zerfallstopologie identifiziert. Es wurden verschieden Qualitatskriterien verwendet, um den kombinatorischen Untergrund zu reduzieren. NA49 hat nur eine endliche geometrische Akzeptanz und kann deshalb nicht den ganzen Phasenraum abdecken. Außerdem wurden verschiedene Qualitatskriterien verwendet, um ein akzeptables Signal zu Untergrund Verhaltnis zu erhalten. Da es wegen der Akzeptanz und der Qualitatskriterien zu Verlusten kommt, muss man darauf korrigieren. Dies macht man mittels einer Simulation, in der man Omega Hyperonen simuliert. Die Omega Hyperonen werden uber drei Rapiditatseinheiten um den Bereich zentraler Rapiditat und mit Transversalimpulsen von 0.9 bis 2.4 GeV/c gemessen. Es wurde der Temperaturparameter des Omega Hyperons bei 40 A GeV bestimmt. Im Rahmen der Fehler ist der Temperaturparameter der 40 A GeV dem der 158 A GeV gleich. Betrachtet man den Temperaturparameter der Omegas als Funktion der Schwerpunktenergie, gibt es einen Anstieg des Temperaturparameters von SPS- zu RHIC-Energien. Es wurden jeweils die Multiplizitaten bei mittlerer Rapiditat für Omega und Anti-Omega bestimmt. Die Multiplizität vom Omega betragt 0.068 +- 0.020 (stat.) +- 0.019 (sys.) und vom Anti-Omega 0.027 +- 0.008 (stat.) +- 0.007 (sys.). Die Multiplizitaten bei mittlerer Rapiditat steigen für Omega und Anti-Omega mit der Schwerpunktenergie von SPS- zu RHIC-Energien. Die Ergebnisse stimmen mit den Messungen der NA57 Kollaboration überein. Bei 40 A GeV wurde erstmals eine Rapiditatsverteilung gemessen. Die daraus resultierende totale Multiplizitat fur Omega + Anti-Omega betragt 0.20 +- 0.03 (stat.) +- 0.04 (sys.). Mit steigender Schwerpunktenergie steigt die totale Multiplizität und die Rapiditätsverteilung wird breiter. Um den systematischen Fehler zu bestimmen, wurde eine Stabilität-Analyse des mt-Spektrums und der Rapiditatsverteilung durchgefuhrt. Der systematische Fehler der mt-Spektren betragt 18 % und der totalen Multiplizitat 21 %. Schaut man sich die Anregungsfunktion der Omega und Anti-Omega als Funktion der Schwerpunktenergie an, erkennt man, dass es eine leichte Energieabhängigkeit beim Anti-Omega / Pi-Minus ....
The first measurement of ϕ-meson production in p-Pb collisions at a nucleon-nucleon centre-of-mass energy sNN−−−√ = 5.02 TeV has been performed with the ALICE apparatus at the LHC. The ϕ-mesons have been identified in the dimuon decay channel in the transverse momentum (pT) range 1<pT<7 GeV/c, both in the p-going (2.03<y<3.53) and the Pb-going (−4.46<y<−2.96) directions, where y stands for the rapidity in the nucleon-nucleon centre-of-mass. Differential cross sections as a function of transverse momentum and rapidity are presented. The forward-backward asymmetry for ϕ-meson production is measured for 2.96<|y|<3.53, resulting in a factor ∼0.5 with no significant pT dependence within the uncertainties. The pT dependence of the ϕ nuclear modification factor RpPb exhibits an enhancement up to a factor 1.6 at pT = 3-4 GeV/c in the Pb-going direction. The pT dependence of the ϕ-meson cross section in pp collisions at s√ = 2.76 TeV, which is used to determine a reference for the p-Pb results, is also presented here for 1<pT<5 GeV/c and 2.5<y<4.
The first study of ϕ-meson production in p-Pb collisions at forward and backward rapidity, at a nucleon-nucleon centre-of-mass energy sNN−−−√=5.02~TeV, has been performed with the ALICE apparatus at the LHC. The ϕ-mesons have been identified in the dimuon decay channel in the transverse momentum (pT) range 1<pT<7 GeV/c, both in the p-going (2.03<y<3.53) and the Pb-going (−4.46<y<−2.96) directions, where y stands for the rapidity in the nucleon-nucleon centre-of-mass, the integrated luminosity amounting to 5.01±0.19~nb−1 and 5.81±0.20~nb−1, respectively, for the two data samples. Differential cross sections as a function of transverse momentum and rapidity are presented. The forward-backward ratio for ϕ-meson production is measured for 2.96<|y|<3.53, resulting in a ratio ∼0.5 with no significant pT dependence within the uncertainties. The pT dependence of the ϕ nuclear modification factor RpPb exhibits an enhancement up to a factor 1.6 at pT = 3-4 GeV/c in the Pb-going direction. The pT dependence of the ϕ-meson cross section in pp collisions at s√ = 2.76 TeV, which is used to determine a reference for the p-Pb results, is also presented here for 1<pT<5 GeV/c and 2.5<y<4 for a 78±3~nb−1 integrated luminosity sample.
The first study of ϕ-meson production in p-Pb collisions at forward and backward rapidity, at a nucleon-nucleon centre-of-mass energy sNN−−−√=5.02~TeV, has been performed with the ALICE apparatus at the LHC. The ϕ-mesons have been identified in the dimuon decay channel in the transverse momentum (pT) range 1<pT<7 GeV/c, both in the p-going (2.03<y<3.53) and the Pb-going (−4.46<y<−2.96) directions, where y stands for the rapidity in the nucleon-nucleon centre-of-mass, the integrated luminosity amounting to 5.01±0.19~nb−1 and 5.81±0.20~nb−1, respectively, for the two data samples. Differential cross sections as a function of transverse momentum and rapidity are presented. The forward-backward ratio for ϕ-meson production is measured for 2.96<|y|<3.53, resulting in a ratio ∼0.5 with no significant pT dependence within the uncertainties. The pT dependence of the ϕ nuclear modification factor RpPb exhibits an enhancement up to a factor 1.6 at pT = 3-4 GeV/c in the Pb-going direction. The pT dependence of the ϕ-meson cross section in pp collisions at s√ = 2.76 TeV, which is used to determine a reference for the p-Pb results, is also presented here for 1<pT<5 GeV/c and 2.5<y<4 for a 78±3~nb−1 integrated luminosity sample.
ϕ meson measurements provide insight into strangeness production, which is one of the key observables for the hot medium formed in high-energy heavy-ion collisions. ALICE measured ϕ production through its decay in muon pairs in Pb-Pb collisions at sNN−−−√ = 2.76 TeV in the intermediate transverse momentum range 2<pT<5 GeV/c and in the rapidity interval 2.5<y<4. The ϕ yield was measured as a function of the transverse momentum and collision centrality. The nuclear modification factor was obtained as a function of the average number of participating nucleons. Results were compared with the ones obtained via the kaon decay channel in the same pT range at midrapidity. The values of the nuclear modification factor in the two rapidity regions are in agreement within uncertainties.
ϕ meson measurements provide insight into strangeness production, which is one of the key observables for the hot medium formed in high-energy heavy-ion collisions. ALICE measured ϕ production through its decay in muon pairs in Pb-Pb collisions at sNN−−−√ = 2.76 TeV in the intermediate transverse momentum range 2<pT<5 GeV/c and in the rapidity interval 2.5<y<4. The ϕ yield was measured as a function of the transverse momentum and collision centrality. The nuclear modification factor was obtained as a function of the average number of participating nucleons. Results were compared with the ones obtained via the kaon decay channel in the same pT range at midrapidity. The values of the nuclear modification factor in the two rapidity regions are in agreement within uncertainties.
The production of Σ0 baryons in the nuclear reaction p (3.5 GeV) + Nb (corresponding to sNN=3.18 GeV) is studied with the detector set-up HADES at GSI, Darmstadt. Σ0s were identified via the decay Σ0→Λγ with subsequent decays Λ→pπ− in coincidence with a e+e− pair from either external (γ→e+e−) or internal (Dalitz decay γ⁎→e+e−) gamma conversions. The differential Σ0 cross section integrated over the detector acceptance, i.e. the rapidity interval 0.5<y<1.1, has been extracted as ΔσΣ0=2.3±(0.2)stat±(−0.6+0.6)sys±(0.2)norm mb, yielding the inclusive production cross section in full phase space σΣ0total=5.8±(0.5)stat±(−1.4+1.4)sys±(0.6)norm±(1.7)extrapol mb by averaging over different extrapolation methods. The Λall/Σ0 ratio within the HADES acceptance is equal to 2.3±(0.2)stat±(−0.6+0.6)sys. The obtained rapidity and momentum distributions are compared to transport model calculations. The Σ0 yield agrees with the statistical model of particle production in nuclear reactions. Keywords: Hyperons, Strangeness, Proton, Nucleus.
Hadronic resonances are used to probe the hadron gas produced in the late stage of heavy-ion collisions since they decay on the same timescale, of the order of 1 to 10 fm/c, as the decoupling time of the system. In the hadron gas, (pseudo)elastic scatterings among the products of resonances that decayed before the kinetic freeze-out and regeneration processes counteract each other, the net effect depending on the resonance lifetime, the duration of the hadronic phase, and the hadronic cross sections at play. In this context, the Σ(1385)± particle is of particular interest as models predict that regeneration dominates over rescattering despite its relatively short lifetime of about 5.5 fm/c. The first measurement of the Σ(1385)± resonance production at midrapidity in Pb-Pb collisions at sNN−−−√=5.02 TeV with the ALICE detector is presented in this Letter. The resonances are reconstructed via their hadronic decay channel, Λπ, as a function of the transverse momentum (pT) and the collision centrality. The results are discussed in comparison with the measured yield of pions and with expectations from the statistical hadronization model as well as commonly employed event generators, including PYTHIA8/Angantyr and EPOS3 coupled to the UrQMD hadronic cascade afterburner. None of the models can describe the data. For Σ(1385)±, a similar behaviour as K∗(892)0 is observed in data unlike the predictions of EPOS3 with afterburner.
Hadronic resonances are used to probe the hadron gas produced in the late stage of heavy-ion collisions since they decay on the same timescale, of the order of 1 to 10 fm/c, as the decoupling time of the system. In the hadron gas, (pseudo)elastic scatterings among the products of resonances that decayed before the kinetic freeze-out and regeneration processes counteract each other, the net effect depending on the resonance lifetime, the duration of the hadronic phase, and the hadronic cross sections at play. In this context, the Σ(1385)± particle is of particular interest as models predict that regeneration dominates over rescattering despite its relatively short lifetime of about 5.5 fm/c. The first measurement of the Σ(1385)± resonance production at midrapidity in Pb-Pb collisions at sNN−−−√=5.02 TeV with the ALICE detector is presented in this Letter. The resonances are reconstructed via their hadronic decay channel, Λπ, as a function of the transverse momentum (pT) and the collision centrality. The results are discussed in comparison with the measured yield of pions and with expectations from the statistical hadronization model as well as commonly employed event generators, including PYTHIA8/Angantyr and EPOS3 coupled to the UrQMD hadronic cascade afterburner. None of the models can describe the data. For Σ(1385)±, a similar behaviour as K∗(892)0 is observed in data unlike the predictions of EPOS3 with afterburner.
Hadronic resonances are used to probe the hadron gas produced in the late stage of heavy-ion collisions since they decay on the same timescale, of the order of 1 to 10 fm/c, as the decoupling time of the system. In the hadron gas, (pseudo)elastic scatterings among the products of resonances that decayed before the kinetic freeze-out and regeneration processes counteract each other, the net effect depending on the resonance lifetime, the duration of the hadronic phase, and the hadronic cross sections at play. In this context, the Σ(1385)± particle is of particular interest as models predict that regeneration dominates over rescattering despite its relatively short lifetime of about 5.5 fm/c. The first measurement of the Σ(1385)± resonance production at midrapidity in Pb-Pb collisions at sNN−−−√=5.02 TeV with the ALICE detector is presented in this Letter. The resonances are reconstructed via their hadronic decay channel, Λπ, as a function of the transverse momentum (pT) and the collision centrality. The results are discussed in comparison with the measured yield of pions and with expectations from the statistical hadronization model as well as commonly employed event generators, including PYTHIA8/Angantyr and EPOS3 coupled to the UrQMD hadronic cascade afterburner. None of the models can describe the data. For Σ(1385)±, a similar behaviour as K∗(892)0 is observed in data unlike the predictions of EPOS3 with afterburner.
An invariant differential cross section measurement of inclusive π0 and η meson production at mid-rapidity in pp collisions at s√=8 TeV was carried out by the ALICE experiment at the LHC. The spectra of π0 and η mesons were measured in transverse momentum ranges of 0.3<p T <35 GeV/c and 0.5<p T <35 GeV/c , respectively. Next-to-leading order perturbative QCD calculations using fragmentation functions DSS14 for the π0 and AESSS for the η overestimate the cross sections of both neutral mesons, although such calculations agree with the measured η/π0 ratio within uncertainties. The results were also compared with PYTHIA 8.2 predictions for which the Monash 2013 tune yields the best agreement with the measured neutral meson spectra. The measurements confirm a universal behavior of the η/π0 ratio seen for NA27, PHENIX and ALICE data for pp collisions from s√=27.5 GeV to s√=8 TeV within experimental uncertainties. A relation between the π0 and η production cross sections for pp collisions at s√=8 TeV is given by m T scaling for p T >3.5 GeV/c . However, a deviation from this empirical scaling rule is observed for transverse momenta below p T <3.5 GeV/c in the η/π0 ratio with a significance of 6.2σ.
An invariant differential cross section measurement of inclusive π0 and η meson production at mid-rapidity in pp collisions at s√=8 TeV was carried out by the ALICE experiment at the LHC. The spectra of neutral mesons π0 and η were measured in transverse momentum ranges of 0.3<pT<35 GeV/c and 0.5<pT<35 GeV/c, respectively. Next-to-leading order perturbative QCD calculations using fragmentation functions DSS14 for π0 and AESSS for η overestimate the cross sections of both neutral mesons, but agree with the measured η/π0 ratio within uncertainties. The results are also compared with PYTHIA~8.2 predictions for which the Monash~2013 tune yields the best agreement with the measured neutral meson spectra. The measurements confirm a universal behavior of the η/π0 ratio seen for NA27, PHENIX and ALICE data for pp collisions from s√=27.5 GeV to s√=8 TeV within experimental uncertainties. A relation between the π0 and η production cross sections for pp collisions at s√=8 TeV is given by mT scaling for pT>3.5 GeV/c. However, a deviation from this empirical scaling law is observed for transverse momenta below pT<3.5 GeV/c in the η/π0 ratio with a significance of 6.2σ.
An invariant differential cross section measurement of inclusive π0 and η meson production at mid-rapidity in pp collisions at s√=8 TeV was carried out by the ALICE experiment at the LHC. The spectra of π0 and η mesons were measured in transverse momentum ranges of 0.3<pT<35 GeV/c and 0.5<pT<35 GeV/c, respectively. Next-to-leading order perturbative QCD calculations using fragmentation functions DSS14 for the π0 and AESSS for the η overestimate the cross sections of both neutral mesons, although such calculations agree with the measured η/π0 ratio within uncertainties. The results were also compared with PYTHIA~8.2 predictions for which the Monash~2013 tune yields the best agreement with the measured neutral meson spectra. The measurements confirm a universal behavior of the η/π0 ratio seen for NA27, PHENIX and ALICE data for pp collisions from s√=27.5 GeV to s√=8 TeV within experimental uncertainties. A relation between the π0 and η production cross sections for pp collisions at s√=8 TeV is given by mT scaling for pT>3.5 GeV/c. However, a deviation from this empirical scaling rule is observed for transverse momenta below pT<3.5 GeV/c in the η/π0 ratio with a significance of 6.2σ.
We study odd parity J=1/2 and J=3/2 Ξc resonances using a unitarized coupled-channel framework based on a SU(6)lsf×HQSS-extended Weinberg–Tomozawa baryon–meson interaction, while paying a special attention to the renormalization procedure. We predict a large molecular ΛcK¯ component for the Ξc(2790) with a dominant 0− light-degree-of-freedom spin configuration. We discuss the differences between the 3/2− Λc(2625) and Ξc(2815) states, and conclude that they cannot be SU(3) siblings, whereas we predict the existence of other Ξc-states, one of them related to the two-pole structure of the Λc(2595). It is of particular interest a pair of J=1/2 and J=3/2 poles, which form a HQSS doublet and that we tentatively assign to the Ξc(2930) and Ξc(2970), respectively. Within this picture, the Ξc(2930) would be part of a SU(3) sextet, containing either the Ωc(3090) or the Ωc(3119), and that would be completed by the Σc(2800). Moreover, we identify a J=1/2 sextet with the Ξb(6227) state and the recently discovered Σb(6097). Assuming the equal spacing rule and to complete this multiplet, we predict the existence of a J=1/2 Ωb odd parity state, with a mass of 6360 MeV and that should be seen in the ΞbK¯ channel.
Using the NA49 main TPC, the central production of hyperons has been measured in CERN SPS Pb - Pb collisions at 158 GeV c-1. The preliminary ratio, studied at 2.0 < y < 2.6 and 1 < pT < 3 GeV c-1, equals ~ (13 ± 4)% (systematic error only). It is compatible, within errors, with the previously obtained ratios for central S + S [1], S + W [2], and S + Au [3] collisions. The fit to the transverse momentum distribution resulted in an inverse slope parameter T of 297 MeV. At this level of statistics we do not see any noticeable enhancement of hyperon production with the increased volume (and, possibly, degree of equilibration) of the system from S + S to Pb + Pb. This result is unexpected and counterintuitive, and should be further investigated. If confirmed, it will have a significant impact on our understanding of mechanisms leading to the enhanced strangeness production in heavy-ion collisions.
The first measurements of the scattering parameters of ΛK pairs in all three charge combinations (ΛK+, ΛK−, and ΛK0S) are presented. The results are achieved through a femtoscopic analysis of ΛK correlations in Pb-Pb collisions at sNN−−−√ = 2.76 TeV recorded by ALICE at the LHC. The femtoscopic correlations result from strong final-state interactions, and are fit with a parametrization allowing for both the characterization of the pair emission source and the measurement of the scattering parameters for the particle pairs. Extensive studies with the THERMINATOR 2 event generator provide a good description of the non-femtoscopic background, which results mainly from collective effects, with unprecedented precision. Furthermore, together with HIJING simulations, this model is used to account for contributions from residual correlations induced by feed-down from particle decays. The extracted scattering parameters indicate that the strong force is repulsive in the ΛK+ interaction and attractive in the ΛK− interaction. The data hint that the and ΛK0S interaction is attractive, however the uncertainty of the result does not permit such a decisive conclusion. The results suggest an effect arising either from different quark-antiquark interactions between the pairs (ss¯ in ΛK+ and uu¯¯¯ in ΛK−) or from different net strangeness for each system (S = 0 for ΛK+, and S = −2 for ΛK−). Finally, the ΛK systems exhibit source radii larger than expected from extrapolation from identical particle femtoscopic studies. This effect is interpreted as resulting from the separation in space-time of the single-particle Λ and K source distributions.
The first measurements of the scattering parameters of ΛK pairs in all three charge combinations (ΛK+, ΛK−, and ΛK0S) are presented. The results are achieved through a femtoscopic analysis of ΛK correlations in Pb-Pb collisions at sNN−−−√ = 2.76 TeV recorded by ALICE at the LHC. The femtoscopic correlations result from strong final-state interactions, and are fit with a parametrization allowing for both the characterization of the pair emission source and the measurement of the scattering parameters for the particle pairs. Extensive studies with the THERMINATOR 2 event generator provide a good description of the non-femtoscopic background, which results mainly from collective effects, with unprecedented precision. Furthermore, together with HIJING simulations, this model is used to account for contributions from residual correlations induced by feed-down from particle decays. The extracted scattering parameters indicate that the strong force is repulsive in the ΛK+ interaction and attractive in the ΛK− interaction. The data hint that the and ΛK0S interaction is attractive, however the uncertainty of the result does not permit such a decisive conclusion. The results suggest an effect arising either from different quark-antiquark interactions between the pairs (ss¯ in ΛK+ and uu¯¯¯ in ΛK−) or from different net strangeness for each system (S = 0 for ΛK+, and S = −2 for ΛK−). Finally, the ΛK systems exhibit source radii larger than expected from extrapolation from identical particle femtoscopic studies. This effect is interpreted as resulting from the separation in space-time of the single-particle Λ and K source distributions.
The first measurements of the scattering parameters of ΛK pairs in all three charge combinations (ΛK+, ΛK−, and ΛK0S) are presented. The results are achieved through a femtoscopic analysis of ΛK correlations in Pb-Pb collisions at sNN−−−√ = 2.76 TeV recorded by ALICE at the LHC. The femtoscopic correlations result from strong final-state interactions, and are fit with a parametrization allowing for both the characterization of the pair emission source and the measurement of the scattering parameters for the particle pairs. Extensive studies with the THERMINATOR 2 event generator provide a good description of the non-femtoscopic background, which results mainly from collective effects, with unprecedented precision. Furthermore, together with HIJING simulations, this model is used to account for contributions from residual correlations induced by feed-down from particle decays. The extracted scattering parameters indicate that the strong force is repulsive in the ΛK+ interaction and attractive in the ΛK− and ΛK0S interactions. The results suggest an effect arising either from different quark-antiquark interactions between the pairs (ss¯ in ΛK+ and uu¯¯¯ in ΛK−) or from different net strangeness for each system (S = 0 for ΛK+, and S = −2 for ΛK−). Finally, the ΛK systems exhibit source radii larger than expected from extrapolation from identical particle femtoscopic studies. This effect is interpreted as resulting from the separation in space-time of the single-particle Λ and K source distributions.
The pT-differential production cross section of prompt Λ+c charmed baryons was measured with the ALICE detector at the Large Hadron Collider (LHC) in pp collisions at s√=7 TeV and in p-Pb collisions at sNN−−−√=5.02 TeV at midrapidity. The Λ+c and Λ¯¯¯¯−c were reconstructed in the hadronic decay modes Λ+c→pK−π+, Λ+c→pK0S and in the semileptonic channel Λ+c→e+νeΛ (and charge conjugates). The measured values of the Λ+c/D0 ratio, which is sensitive to the c-quark hadronisation mechanism, and in particular to the production of baryons, are presented and are larger than those measured previously in different colliding systems, centre-of-mass energies, rapidity and pT intervals, where the Λ+c production process may differ. The results are compared with the expectations obtained from perturbative Quantum Chromodynamics calculations and Monte Carlo event generators. Neither perturbative QCD calculations nor Monte Carlo models reproduce the data, indicating that the fragmentation of heavy-flavour baryons is not well understood. The first measurement at the LHC of the Λ+c nuclear modification factor, RpPb, is also presented. The RpPb is found to be consistent with unity and with that of D mesons within the uncertainties, and consistent with a theoretical calculation that includes cold nuclear matter effects and a calculation that includes charm quark interactions with a deconfined medium.
The pT-differential production cross section of prompt Λ+c charmed baryons was measured with the ALICE detector at the Large Hadron Collider (LHC) in pp collisions at s√=7 TeV and in p-Pb collisions at sNN−−−√=5.02 TeV at midrapidity. The Λ+c and Λ¯¯¯¯−c were reconstructed in the hadronic decay modes Λ+c→pK−π+, Λ+c→pK0S and in the semileptonic channel Λ+c→e+νeΛ (and charge conjugates). The measured values of the Λ+c/D0 ratio, which is sensitive to the c-quark hadronisation mechanism, and in particular to the production of baryons, are presented and are larger than those measured previously in different colliding systems, centre-of-mass energies, rapidity and pT intervals, where the Λ+c production process may differ. The results are compared with the expectations obtained from perturbative Quantum Chromodynamics calculations and Monte Carlo event generators. Neither perturbative QCD calculations nor Monte Carlo models reproduce the data, indicating that the fragmentation of heavy-flavour baryons is not well understood. The first measurement at the LHC of the Λ+c nuclear modification factor, RpPb, is also presented. The RpPb is found to be consistent with unity and with that of D mesons within the uncertainties, and consistent with a theoretical calculation that includes cold nuclear matter effects and a calculation that includes charm quark interactions with a deconfined medium.
The pT-differential production cross section of prompt Λ +c charmed baryons was measured with the ALICE detector at the Large Hadron Collider (LHC) in pp collisions at s√=7 TeV and in p-Pb collisions at sNN−−−√=5.02 TeV at midrapidity. The Λ +c and Λ¯¯¯¯c¯¯¯ were reconstructed in the hadronic decay modes Λ +c → pK−π+, Λ +c → pK 0S and in the semileptonic channel Λ +c → e+νeΛ (and charge conjugates). The measured values of the Λ +c/D0 ratio, which is sensitive to the c-quark hadronisation mechanism, and in particular to the production of baryons, are presented and are larger than those measured previously in different colliding systems, centre-of-mass energies, rapidity and pT intervals, where the Λ +c production process may differ. The results are compared with the expectations obtained from perturbative Quantum Chromodynamics calculations and Monte Carlo event generators. Neither perturbative QCD calculations nor Monte Carlo models reproduce the data, indicating that the fragmentation of heavy-flavour baryons is not well understood. The first measurement at the LHC of the Λ +c nuclear modification factor, RpPb, is also presented. The RpPb is found to be consistent with unity and with that of D mesons within the uncertainties, and consistent with a theoretical calculation that includes cold nuclear matter effects and a calculation that includes charm quark interactions with a deconfined medium.
The production cross section of prompt Λ+c charmed baryons was measured with the ALICE detector at the LHC at midrapidity in proton-proton (pp) and proton-lead (p-Pb) collisions at a centre-of-mass energy per nucleon pair of sNN−−−√=5.02 TeV. The Λ+c and Λ¯¯¯¯−c baryons were reconstructed in the hadronic decay channels Λ+c→pK−π+ and Λ+c→pK0S and respective charge conjugates. The measured differential cross sections as a function of transverse momentum (pT) and the pT-integrated Λ+c production cross section in pp and in p-Pb collisions are presented. The Λ+c nuclear modification factor (RpPb), calculated from the cross sections in pp and in p-Pb collisions, is presented and compared with the RpPb of D mesons. The Λ+c/D0 ratio is also presented and compared with the light-flavour baryon-to-meson ratios p/π and Λ/K0S, and measurements from other LHC experiments. The results are compared to predictions from model calculations and Monte Carlo event generators.
The production cross section of prompt Λ+c charm baryons was measured with the ALICE detector at the LHC at midrapidity in proton-proton (pp) and proton-lead (p-Pb) collisions at a centre-of-mass energy per nucleon pair of sNN−−−√=5.02 TeV. The Λ+c and Λ¯¯¯¯−c baryons were reconstructed in the hadronic decay channels Λ+c→pK−π+ and Λ+c→pK0S and respective charge conjugates. The measured differential cross sections as a function of transverse momentum (pT) and the pT-integrated Λ+c production cross section in pp and in p-Pb collisions are presented. The Λ+c nuclear modification factor (RpPb), calculated from the cross sections in pp and in p-Pb collisions, is presented and compared with the RpPb of D mesons. The Λ+c/D0 ratio is also presented and compared with the light-flavour baryon-to-meson ratios p/π and Λ/K0S, and measurements from other LHC experiments. The results are compared to predictions from model calculations and Monte Carlo event generators.
The production cross section of prompt Λ+c charm baryons was measured with the ALICE detector at the LHC at midrapidity in proton-proton (pp) and proton-lead (p-Pb) collisions at a centre-of-mass energy per nucleon pair of sNN−−−√=5.02 TeV. The Λ+c and Λ¯¯¯¯−c baryons were reconstructed in the hadronic decay channels Λ+c→pK−π+ and Λ+c→pK0S and respective charge conjugates. The measured differential cross sections as a function of transverse momentum (pT) and the pT-integrated Λ+c production cross section in pp and in p-Pb collisions are presented. The Λ+c nuclear modification factor (RpPb), calculated from the cross sections in pp and in p-Pb collisions, is presented and compared with the RpPb of D mesons. The Λ+c/D0 ratio is also presented and compared with the light-flavour baryon-to-meson ratios p/π and Λ/K0S, and measurements from other LHC experiments. The results are compared to predictions from model calculations and Monte Carlo event generators.
The production cross section of prompt Λ+c charmed baryons was measured with the ALICE detector at the LHC at midrapidity in proton-proton (pp) and proton-lead (p-Pb) collisions at a centre-of-mass energy per nucleon pair of sNN−−−√=5.02 TeV. The Λ+c and Λ¯¯¯¯−c baryons were reconstructed in the hadronic decay channels Λ+c→pK−π+ and Λ+c→pK0S and respective charge conjugates. The measured differential cross sections as a function of transverse momentum (pT) and the pT-integrated Λ+c production cross section in pp and in p-Pb collisions are presented. The Λ+c nuclear modification factor (RpPb), calculated from the cross sections in pp and in p-Pb collisions, is presented and compared with the RpPb of D mesons. The Λ+c/D0 ratio is also presented and compared with the light-flavour baryon-to-meson ratios p/π and Λ/K0S, and measurements from other LHC experiments. The results are compared to predictions from model calculations and Monte Carlo event generators.
A measurement of the production of prompt +c baryons in Pb–Pb collisions at √sNN = 5.02 TeV with the ALICE detector at the LHC is reported. The +c and − c were reconstructed at midrapidity (|y| < 0.5) via the hadronic decay channel +c → pK0 S (and charge conjugate) in the transverse momentum and centrality intervals 6 < pT < 12 GeV/c and 0–80%. The +c /D0 ratio, which is sensitive to the charm quark hadronisation mechanisms in the medium, is measured and found to be larger than the ratio measured in minimum-bias pp collisions at √s = 7 TeV and in p–Pb collisions at √sNN = 5.02 TeV. In particular, the values in p–Pb and Pb–Pb collisions differ by about two standard deviations of the combined statistical and systematic uncertainties in the common pT interval covered by the measurements in the two collision systems. The + c /D0 ratio is also compared with model calculations including different implementations of charm quark hadronisation. The measured ratio is reproduced by models implementing a pure coalescence scenario, while adding a fragmentation contribution leads to an underestimation. The + c nuclear modification factor, RAA, is also presented. The measured values of the RAA of + c , D+ s and non-strange D mesons are compatible within the combined statistical and systematic uncertainties. They show, however, a hint of a hierarchy (RD0 AA < RD+ s AA < R+ c AA ), conceivable with a contribution from coalescence mechanisms to charm hadron formation in the medium.
A measurement of the production of prompt Λ+c baryons in Pb-Pb collisions at sNN−−−√=5.02 TeV with the ALICE detector at the LHC is reported. The Λ+c and Λ¯¯¯¯−c were reconstructed at midrapidity (|y|<0.5) via the hadronic decay channel Λ+c→pK0S (and charge conjugate) in the transverse momentum and centrality intervals 6<pT<12 GeV/c and 0-80%. The Λ+c/D0 ratio, which is sensitive to the charm quark hadronisation mechanisms in the medium, is measured and found to be larger than the ratio measured in minimum-bias pp collisions at s√=7 TeV and in p-Pb collisions at sNN−−−√=5.02 TeV. In particular, the values in p-Pb and Pb-Pb collisions differ by about two standard deviations of the combined statistical and systematic uncertainties in the common pT interval covered by the measurements in the two collision system. The Λ+c/D0 ratio is also compared with model calculations including different implementations of charm quark hadronisation. The measured ratio is reproduced by models implementing a pure coalescence scenario, while adding a fragmentation contribution leads to an underestimation. The Λ+c nuclear modification factor, RAA, is also presented. The measured values of the RAA of Λ+c, Ds and non-strange D mesons are compatible within the combined statistical and systematic uncertainties. They show, however, a hint of a hierarchy (RD0AA<RDsAA<RΛ+cAA), conceivable with a contribution of recombination mechanisms to charm hadron formation in the medium.
A measurement of the production of prompt Λ+c baryons in Pb-Pb collisions at sNN−−−√=5.02 TeV with the ALICE detector at the LHC is reported. The Λ+c and Λ¯¯¯¯−c were reconstructed at midrapidity (|y|<0.5) via the hadronic decay channel Λ+c→pK0S (and charge conjugate) in the transverse momentum and centrality intervals 6<pT<12 GeV/c and 0-80%. The Λ+c/D0 ratio, which is sensitive to the charm quark hadronisation mechanisms in the medium, is measured and found to be larger than the ratio measured in minimum-bias pp collisions at s√=7 TeV and in p-Pb collisions at sNN−−−√=5.02 TeV. In particular, the values in p-Pb and Pb-Pb collisions differ by about two standard deviations of the combined statistical and systematic uncertainties. The Λ+c/D0 ratio is also compared with model calculations including different implementations of charm quark hadronisation. The measured ratio is reproduced by models implementing a pure coalescence scenario, while adding a fragmentation contribution leads to an underestimation. The Λ+c nuclear modification factor, RAA, is also presented. The measured values of the RAA of Λ+c, Ds and non-strange D mesons are compatible within the combined statistical and systematic uncertainties. They show, however, a hint of a hierarchy (RD0AA<RDsAA<RΛ+cAA), conceivable with a contribution of recombination mechanisms to charm hadron formation in the medium.
Λ+c production and baryon-to-meson ratios in pp and p–Pb collisions at √sNN = 5.02 TeV at the LHC
(2021)
The prompt production of the charm baryon Λ+c and the Λ+c/D0 production ratios were measured at midrapidity with the ALICE detector in pp and p-Pb collisions at sNN−−−√=5.02TeV. These new measurements show a clear decrease of the Λ+c/D0 ratio with increasing transverse momentum (pT) in both collision systems in the range 2<pT<12 GeV/c, exhibiting similarities with the light-flavour baryon-to-meson ratios p/π and Λ/K0S. At low pT, predictions that include additional colour-reconnection mechanisms beyond the leading-colour approximation; assume the existence of additional higher-mass charm-baryon states; or include hadronisation via coalescence can describe the data, while predictions driven by charm-quark fragmentation processes measured in e+e− and e−p collisions significantly underestimate the data. The results presented in this letter provide significant evidence that the established assumption of universality (colliding-system independence) of parton-to-hadron fragmentation is not sufficient to describe charm-baryon production in hadronic collisions at LHC energies.
Λ+c production and baryon-to-meson ratios in pp and p–Pb collisions at √sNN = 5.02 TeV at the LHC
(2021)
The prompt production of the charm baryon Λ+c and the Λ+c/D0 production ratios were measured at midrapidity with the ALICE detector in pp and p-Pb collisions at sNN−−−√=5.02TeV. These new measurements show a clear decrease of the Λ+c/D0 ratio with increasing transverse momentum (pT) in both collision systems in the range 2<pT<12 GeV/c, exhibiting similarities with the light-flavour baryon-to-meson ratios p/π and Λ/K0S. At low pT, predictions that include additional colour-reconnection mechanisms beyond the leading-colour approximation; assume the existence of additional higher-mass charm-baryon states; or include hadronisation via coalescence can describe the data, while predictions driven by charm-quark fragmentation processes measured in e+e− and e−p collisions significantly underestimate the data. The results presented in this letter provide significant evidence that the established assumption of universality (colliding-system independence) of parton-to-hadron fragmentation is not sufficient to describe charm-baryon production in hadronic collisions at LHC energies.
Λ+c production and baryon-to-meson ratios in pp and p–Pb collisions at √sNN = 5.02 TeV at the LHC
(2021)
The prompt production of the charm baryon Λ+c and the Λ+c/D0 production ratios were measured at midrapidity with the ALICE detector in pp and p-Pb collisions at sNN−−−√=5.02TeV. These new measurements show a clear decrease of the Λ+c/D0 ratio with increasing transverse momentum (pT) in both collision systems in the range 2<pT<12 GeV/c, exhibiting similarities with the light-flavour baryon-to-meson ratios p/π and Λ/K0S. At low pT, predictions that include additional colour-reconnection mechanisms beyond the leading-colour approximation; assume the existence of additional higher-mass charm-baryon states; or include hadronisation via coalescence can describe the data, while predictions driven by charm-quark fragmentation processes measured in e+e− and e−p collisions significantly underestimate the data. The results presented in this letter provide significant evidence that the established assumption of universality (colliding-system independence) of parton-to-hadron fragmentation is not sufficient to describe charm-baryon production in hadronic collisions at LHC energies.
Λ+c production and baryon-to-meson ratios in pp and p–Pb collisions at √sNN = 5.02 TeV at the LHC
(2020)
The prompt production of the charmed baryon Λ+c and the Λ+c/D0 production ratios were measured at midrapidity with the ALICE detector in pp and p-Pb collisions at sNN−−−√=5.02TeV. These new measurements show a clear decrease of the Λ+c/D0 ratio with increasing transverse momentum (pT) in both collision systems in the range 2<pT<12 GeV/c, exhibiting similarities with the light-flavour baryon-to-meson ratios p/π and Λ/K0S. At low pT, predictions that include additional colour-reconnection mechanisms beyond the leading-colour approximation; assume the existence of additional higher-mass charmed-baryon states; or include hadronisation via coalescence can describe the data, while predictions driven by charm-quark fragmentation processes measured in e+e− and e−p collisions significantly underestimate the data. The results presented in this letter provide significant evidence that the established assumption of universality (colliding-system independence) of parton-to-hadron fragmentation is not sufficient to describe charmed-baryon production in hadronic collisions at LHC energies.
In April and May 2012 data on Au+Au collisions at beam energies of Ekin = 1.23A GeV were recorded with the High Acceptance Di-Electron Spectrometer, which is located at the GSI Helmholtz Center for Heavy Ion Research in Darmstadt, Germany. At this beam energy all hadrons containing strangeness are produced below their elementary production threshold. The required energy is not available in binary NN collisions but must be provided by the system e.g. through multi-particle interactions or medium effects like a modified in-medium potential (e.g. KN/ΛN potential). Thus, a high sensitivity to these medium effects is expected in the investigated system.
The baryon-dominated systems created in relativistic heavy-ion collisions (HIC) at SIS18 energies reach densities of about 2-3 times ground state density p0 and may be similar to the properties of matter expected in the inner core of neutron stars. It is in particular the behavior of hadrons containing strangeness, i.e. kaons and hyperons, and their potentials in the dense medium which may have severe implications on astrophysical objects and processes. As ab-initio calculations of quantum chromodynamics (QCD) cannot be performed rigorously on the lattice at finite baryo-chemical potentials due to the fermion sign problem, effective descriptions have to be used in order to model properties of dense systems and the involved particles. The only way to access the in-medium potential of strange hadrons above nuclear ground state density p0 is by comparing data from relativistic HIC to such effective microscopic models. Up to now, not much data on neutral kaons and Λ hyperons are available from heavy collision systems close to their NN production threshold. These two electromagnetically uncharged strange hadrons are in particular well suited to study their potential in a dense nucleon-dominated environment as their kinematic spectra are not affected by Coulomb interactions.
Die Wirkungsweise des Protonen-Wendellinearbeschleunigers und sein prinzipieller Aufbau werden kurz beschrieben und Angaben über die erreichbare Parallelimpedanz gemacht. Es wird gezeigt, wie durch sektionsweisen Aufbau eine variable Endenergie erzielt und die Kühl- und Fokussierprobleme gelöst werden können. Zwei Konstruktionsbeispiele für kontinuierlichen und gepulsten Betrieb werden näher ausgeführt.
I. X-irradiation of isolated rat diaphragm with 10 to 200 kr produces a change in tissue metabolism which we schematize in two successive phases:
1st phase: Increase of oxygen comsumption, proportional to the dosage; an even greater increase of CO2 production; QCO2/QO2 > 1, that is, aerobic glycolysis; inhibition of anaerobic glycolysis.
2nd phase: Reduction of oxygen consumption, proportional to the dosage (over 65 kr the Qo2 decreases below the control); an even greater decrease of CO2 production: QCO2/QO2 > 1; a greater inhibition of anaerobic glycolysis.
With 200 kr or more no increase of respiration appears, but instead from the beginning there is a reduction of the metabolism as described in the second phase.
II. A similar effect is found in rat liver and in frog heart tissue.
III. When the tissue was incubated in the homologus serum no change in the quality of the described effect was observed. Under our experimental conditions the tissue was X-irradiated within a small quantity of incubation medium and immediately afterwards placed in a fresh medium; this limits the effect of oxidative radicals (arising in the X-irradiated water) upon the tissue.
IV. We set forth the experimental hypothesis that all the described changes in the metabolism of the cell after X-irradiation depend upon a primary alteration of electrolyte balance in the cell, especially of the potassium/sodium relationship. The well known decrease of glycolysis after X-irradiation is a consequence of the loss of potassium from the X-irradiated cell.
Nach neueren Messungen besitzt das Auge eine definierte Empfindlichkeit noch bis etwa 1.0 μ. Es wird hier eine Formel mitgeteilt, die die Messungsresultate befriedigend darstellt. Ihre Auslegung deutet darauf hin, daß der Abfall der Augenempfindlichkeit in diesem "ultraroten" Bereich gerade hinreichend rasch erfolgt, daß keine Dunkelreaktion im Auge den Sehakt stört.
In der vorliegenden Arbeit wird die Frequenzabhängigkeit des dielektrischen Verhaltens einer Suspension von Kugeln mit Schale untersucht. Es werden die allgemeine Lösung sowie spezielle Näherungsformeln angegeben. Das Frequenzverhalten wird exakt durch 2 Relaxationsausdrücke vom Debye - Typ, die sich superponieren, charakterisiert.
Die vorgetragenen Formeln erlauben die Analyse der Impedanzkurven von Zellsuspensionen aus Erythrozyten, Bakterien, Seeigeleiern u. a. m., aber auch von Proteinlösungen und anderen Suspensionen.
Nach einer kurzen Zusammenstellung von Verfahren, die die Herstellung von Thermoelementen mit geringer Wärmekapazität und -ableitung ermöglichen, werden Konstruktion und thermische Daten der vom Verfasser entwickelten mikroskopisch feinen „Thermonadeln“ wiedergegeben. Um die meßtechnischen Möglichkeiten dieser Thermonadeln beurteilen zu können, wird zunächst eine einfache Theorie des Thermoelementes als Wärmekraftmaschine entwickelt: Der Nutzeffekt wird definiert als der Quotient aus der durch Peltier- und Thomson-Effekt erzeugten elektrischen Energie und den durch die an der Meßstelle des Thermoelementes reversibel und irreversibel aufgenommenen Wärmemengen. Mit Hilfe eines „Arbeitsfaktors A“ (der ein Maß für die Qualität des Thermopaares ist) wird ein theoretischer und praktischer „Gütefaktor G bzw. G“ als das Verhältnis des Nutzeffektes eines Thermoelementes zum Nutzeffekt einer Carnot-Maschine definiert. Dieses Verhältnis gibt an, um welchen Faktor der Nutzeffekt eines Thermoelementes „theoretisch“ und „praktisch“ hinter dem thermodynamisch größtmöglichen Nutzeffekt zurückbleibt. Aus der Tatsache, daß G niemals größer als 1 werden kann, wird eine obere Grenze für die Arbeitsfaktoren A ≦ 1 und damit (in Abhängigkeit.
Die Feldstärke- und Wärmequellenverteilung im ebenen Körper aus Muskel, Fett und Haut bei Anstrahlung wird für den Wellenbereich von 1 m bis 1,27 cm jeweils bei verschiedenen Fettschichtdicken berechnet und graphisch dargestellt. Die mit der Strahlungsfeldmethode erreichbare Tiefendosis-Leistung im Zusammenhang mit der Hautdosisleistung sowie die Frage einer geeigneten Anpassung zur Erreichung einer gleichmäßigen Tiefendosis-Leistung werden diskutiert.
Unter der Voraussetzung, daß ein Strahler benutzt wird, der ein annähernd ebenes Wellenfeld liefert und in dem bestrahlten Körpergebiet ebene, parallele Schichten Haut, Fett, Muskel senkrecht getroffen werden, ergibt sich aus der Betrachtung der berechneten Feldstärke- und Wärmequellenverteilungen für die verschiedenen Wellenlängen etwa folgendes Bild:
Das Problem einer Fettüberlastung tritt bei dm-Bestrahlung bis herab zu 10 cm Wellenlänge nicht auf. Man erhält im Gegensatz zu UKW-Kondensatorfeld-Durchflutung eine starke Wärmeentwicklung in der Haut sowie in den oberen Schichten von Muskel oder inneren Organen. Der Abfall der Dosisleistung im Muskel nach der Tiefe zu wird ab λ = 30 cm mit kürzer werdender Wellenlänge zunehmend steiler. Es kann bei dm-Bestrahlung gegenüber UKW-C-Feld eine um das Mehrfache höhere Dosisleistung an der inneren Oberfläche des Körpers auch bei großen Dicken der Fettschicht erreicht werden, wenn gegebenenfalls durch zusätzliche äußere Maßnahmen (Kühlung) eine Überlastung der Haut bei bestimmten Dicken der Fettschicht (λF/4) vermieden wird.
Bei dm-Bestrahlung paralleler Schichten mit angepaßtem Sender lassen sich weitere qualitative Aussagen machen: Bei konstanter Intensität des Strahlers erfolgt bei längeren Wellen (1 m) mit wachsender Dicke der Fettschicht nur ein monotoner Abfall der Tiefendosis-Leistung auf etwa 60%. Im unteren dm-Bereich (30 cm, 10 cm) ergibt sich bei konstanter Intensität bei Vergrößerung der Fettschichtdicke von 0 bis λF/4 ein Abfall der Tiefendosis-Leistung auf etwa ⅓ und bei weiterer Zunahme der Fettschichtdicke von λF/4 bis λF/2 wieder eine Zunahme der Tiefendosis-Leistung im Verhältnis 1:2. Diese Zahlen gelten größenordnungsmäßig bei Anstrahlung aus einem Anpassungsmedium ε-Fett. Bei Anstrahlung aus Luft ist die absolute Tiefendosis-Leistung geringer und sind die Schwankungen größer. Diese Schwankungen der Tiefendosis-Leistung bei konstanter Intensität des Senders einer Wellenlänge können durch äußere Maßnahmen weitgehend verringert werden.
Wenn der Sender bei verschiedenen Fettschichtdicken jeweils auf gleiche Hautdosisleistung eingestellt wird (Dosierung nach der Hautempfindung), nimmt die Tiefendosis-Leistung bei Vergrößerung der Fettschichtdicke von 0 bis λF/4 stark ab auf etwa ⅙, die Tiefendosis-Leistungen bei weiterer Vergrößerung der Fettschichtdicke von λF/4 bis λF/2 verhalten sich dann etwa wie 1 : 3. Diese Schwankungen sind unabhängig von der Wahl des Anpassungsmediums. Eine Tiefendosierung nach der Hautempfindung ohne genauere Berücksichtigung der Fettschichtdicke wird daher bei Vorliegen von zu den Wellenflächen parallelen Schichten unzuverlässig sein. Es ergibt sich jedoch die Möglichkeit einer instrumentellen, brauchbaren Dosierung durch Einstellung der Intensität des Senders ohne Rücksichtnahme auf die Hautempfindung, wenn man die Schwankungen der Tiefendosis-Leistung mit der Fettschichtdicke bei konstanter Intensität durch die erwähnten Anpassungsmaßnahmen reduziert.
Die kurzen Wellenlängen von 3 cm und 1 cm sind für eine Wärmetherapie in der Tiefe wegen der hohen Absorptionsverluste in Haut und Fett kaum brauchbar, können jedoch zu einer Wärmetherapie der Haut und damit indirekten Beeinflussung innerer Erkrankungen oder zur Erwärmung oberflächiger bzw. weniger leitender Schichten herangezogen werden. Die Oberflächendosis-Leistung steigt bei derselben Intensität mit abnehmender Wellenlänge stark an.
Bezüglich der Angaben über die Dosisleistungs-Verteilung ist zu berücksichtigen, daß das Interferenz-Feld vor der Strahleröffnung bei der Rechnung vernachlässigt wurde. Ferner entspricht die Dosisleistungs-Verteilung nur dann der Temperaturverteilung während der Bestrahlung, wenn die Unterschiede in den Anfangstemperaturen und in den spezifischen Wärmen der biologischen Schichten außer Acht gelassen werden sowie intensiv und kurzzeitig bestrahlt wird, so daß noch kein merklicher Wärmetransport während der Bestrahlung stattfindet. Über die Temperaturverteilung bei Berücksichtigung des Wärmetransports, der bei schwacher, langdauernder Bestrahlung eine merkliche Erwärmung auch tieferer innerer Schichten, eine höhere Erwärmung des Fetts und eine geringere der Haut zur Folge haben kann, sind weitere Betrachtungen erforderlich.
Die Primärwirkung von Röntgenstrahlen einer Dosis von etwa 0,5 bis 150 Millionen r auf die kristallisierte Trockensubstanz von Aminosäuren und Peptiden wurde mit Hilfe chemischer, biochemischer und physikalisch-chemischer Arbeitsmethoden untersucht. Es wurde gefunden, daß in allen prinzipiell möglichen Fällen folgende Reaktionen stets wiederkehren : Aminbildung infolge Decarboxylierung; Bildung einer α-Imino- bzw. α-Ketocarbonsäure infolge einer Dehydrierung in α-,β-Stellung; Bildung von β,γ- bzw. γ-δ-ungesättigten α-Aminocarbonsäuren oder deren γ- bzw. δ-Lactonen; Bruch und Vernetzung der aliphatischen Kohlenstoffketten. Bei Peptiden treten die gleichen Reaktionen wie bei den Aminosäuren auf, jedoch in einem anderen Verhältnis; hinzu kommt die strahlenchemische Dehydrierung einer Peptidbindung an der Aminogruppe zu einer energiereichen Iminoacyl-Bindung, welche bei Gegenwart von Wasser sofort hydrolysiert wird. Endprodukt namentlich bei längerkettigen Peptiden : Zwei Bruchstücke (daneben NH3); das eine mit alter amino-endständiger und neuer carboxyl-endständiger Aminosäure und das andere mit der alten carboxy-endständigen Aminosäure, statt Aminogruppe am anderen Ende jetzt Ketogruppe. — In fast allen Fällen wurden die Ionenausbeuten auch quantitativ bestimmt. Die lonenausbeuten für die Bildung von α-Ketosäuren aus α-Aminosäuren fallen exponentiell mit der eingestrahlten Dosis. Eine relativ einfache Funktion erklärt diese Verhältnisse. Die Ionenausbeute für die Bildung von Brenztraubensäure aus Serin ist dagegen unabhängig von der Dosis.
Die Primärwirkung von Röntgenstrahlung einer Dosis von 2 — 30 Millionen r auf kristallisiertes Lysozym wurde mit Hilfe physikalisch-chemischer (Elektrophorese, Ultrazentrifuge), chemischer, biochemischer und biologischer Arbeitsmethoden untersucht. Es wurde gefunden, daß durch Bestrahlung eine Reihe nah verwandter, jedoch weniger basischer Proteine verschiedenen Mol.-Gew. entsteht, deren Aminosäure-Bausteine als Folge der Bestrahlung teilweise in andere Verbindungen umgewandelt wurden. Bei der Untersuchung der amino- und carboxyl-endständigen Aminosäuren des bestrahlten Proteins wurden Unterschiede gegenüber Lysozym nur bei den carboxyl-terminalen Gruppen festgestellt. Die biologische Aktivität des Proteins blieb auch nach Bestrahlung mit einer Dosis von 5 Millionen r praktisch unverändert.
In der vorliegenden Dissertation wird die Frage der Vereinheitlichung der Quantentheorie mit der Allgemeinen Relativitätstheorie behandelt, wobei entsprechend dem Titel der Arbeit der Beziehung der Grundbegriffe der beiden Theorien die entscheidende Bedeutung zukommt. Da das Nachdenken über Grundbegriffe in der Physik sehr eng mit philosophischen Fragen verbunden ist, werden zur Behandlung dieser Thematik zunächst in einem Kapitel, das die vier jeweils drei Kapitel umfassenden Teile vorbereitet, die Entwicklung der Theoretischen Physik betreffende wissenschaftstheoretische Betrachtungen sowie einige wesentliche Gedanken aus der Klassischen Philosophie vorgestellt, welche für die weitere Argumentation wichtig sind. Bei letzteren geht es neben einer kurzen Schilderung der Platonischen Ideenlehre in Bezug auf ihre Relevanz für die Physik insbesondere um die Kantische Auffassung von Raum und Zeit als a priori gegebenen Grundformen der Anschauung, deren Bezug zur Evolutionären Erkenntnistheorie ebenfalls thematisiert wird. In den beiden ersten Teilen werden die wesentlichen Inhalte der Allgemeinen Relativitätstheorie und der Quantentheorie vorgestellt, wobei der Deutung der beiden Theorien jeweils ein Kapitel gewidmet wird. In Bezug auf die Allgemeine Relativitätstheorie wird diesbezüglich die Bedeutung der Diffeomorphismeninvarianz herausgestellt und in Bezug auf die Quantentheorie wird zunächst die Grundposition der Kopenhagener Deutung verdeutlicht, die im Mindesten als eine notwendige Bedingung zum Verständnis der Quantentheorie angesehen wird, um anschließend eine Analyse und Interpretation des Messproblems und vor allem entscheidende Argumente für die grundlegende Nichtlokalität der Quantentheorie zu geben. Im dritten Teil der Arbeit wird die seitens Carl Friedrich von Weizsäcker in der zweiten Hälfte des letzten Jahrhunderts entwickelte Quantentheorie der Ur-Alternativen beschrieben, in welcher die universelle Gültigkeit der allgemeinen Quantentheorie begründet und aus ihr die Existenz der in der Natur vorkommenden Entitäten hergeleitet werden soll, auf deren Beschreibung die konkrete Theoretische Physik basiert. Es werden sehr starke Argumente dafür geliefert, dass diese Theorie von den bislang entwickelten Ansätzen zu einer einheitlichen Theorie der Natur, welche die heute bekannte Physik in sich enthält, die vielleicht aussichtsreichste Theorie darstellt und damit die Aussicht bietet, auch für das Problem der Suche nach einer Quantentheorie der Gravitation den richtigen begrifflichen Rahmen zu bilden. Ihre große Glaubwürdigkeit erhält sie durch eine die Klassische Philosophie miteinbeziehende philosophische Analyse der Quantentheorie. Dieses Urteil behält seine Gültigkeit auch dann, wenn die Quantentheorie der Ur-Alternativen aufgrund der ungeheuren Abstraktheit der Begriffsbildung innerhalb der Theorie und der sich hieraus ergebenden mathematischen Schwierigkeiten bisher noch nicht zu einer vollen physikalischen Theorie entwickelt werden konnte. Die alles entscheidende Kernaussage dieser Dissertation besteht darin, dass aus einer begrifflichen Analyse der Quantentheorie und der Allgemeinen Relativitätstheorie mit nahezu zwingender Notwendigkeit zu folgen scheint, dass die physikalische Realität auf fundamentaler Ebene nicht-räumlich ist. Dies bedeutet, dass die These vertreten wird, dass es sich bei dem physikalische Raum, wie er gewöhnlich schlicht vorausgesetzt wird, wenn auch in unterschiedlicher Struktur, in Wahrheit nur um eine Darstellung dahinterstehender dynamischer Verhältnisse nicht-räumlicher Objekte handelt. Diese These stützt sich auf die Diffeomorphismeninvarianz in der Allgemeinen Relativitätstheorie und in noch höherem Maße auf die Nichtlokalität in der Quantentheorie, welche sich wiederum nicht nur in konkreten für die Quantentheorie konstitutiven Phänomenen, sondern dazu parallel ebenso im mathematischen Formalismus der Quantentheorie manifestiert. In Kombination mit der Kantischen Behandlung von Raum und Zeit ergibt sich damit ein kohärentes Bild in Bezug auf die eigentliche Natur des Raumes. Die Quantentheorie der Ur-Alternativen ist diesbezüglich als einzige derzeit existierende Theorie konsequent, indem sie auf der basalen Ebene den Raumbegriff nicht voraussetzt und rein quantentheoretische Objekte als fundamental annimmt, aus deren Zustandsräumen sie die Struktur der Raum-Zeit allerdings zu begründen in der Lage ist. Damit befinden sich diese fundamentalen durch Ur-Alternativen beschriebenen Objekte nicht in einem vorgegebenen Raum, sondern sie konstituieren umgekehrt den Raum. Dies ist eine Tatsache von sehr großer Bedeutung. Im vierten Teil wird schließlich die vorläufige Konsequenz aus diesen Einsichten gezogen. Nach einer kurzen Behandlung der wichtigsten bisherigen Ansätze zu einer quantentheoretischen Beschreibung der Gravitation, wird die Bedeutung der Tatsache, dass die Allgemeine Relativitätstheorie und die Quantentheorie eine relationalistische Raumanschauung nahelegen, nun konkret in Bezug auf die Frage der Vereinheitlichung der beiden Theorien betrachtet. Das bedeutet, dass das Ziel also letztlich darin besteht, einen Ansatz zu einer quantentheoretischen Beschreibung der Gravitation zu finden, bei der so wenig räumliche Struktur wie möglich vorausgesetzt wird. In Kapitel 12 wird diesbezüglich ein von mir entwickelter Ansatz vorgestellt, um zumindest eine Theorie zu formulieren, bei der die metrische Struktur der Raum-Zeit nicht vorausgesetzt sondern in Anlehnung an die Eigenschaften eines fundamentalen Spinorfeldes konstruiert wird, das im Sinne der Heisenbergschen einheitlichen Quantenfeldtheorie die Elementarteilchen einheitlich beschreiben soll. Dieser Ansatz geht bezüglich der Sparsamkeit der Verwendung von a priori vorhandener räumlicher Struktur über die bisherigen Ansätze zu einer Quantentheorie der Gravitation hinaus. Er ist aber dennoch nur als ein erster Schritt zu verstehen. Die konsequente Weiterführung dieses Ansatzes würde in dem Versuch bestehen, eine Verbindung zur von Weizsäckerschen Quantentheorie der Ur-Alternativen herzustellen, die überhaupt keine räumliche Struktur mehr voraussetzt. Hierzu konnten bisher nur aussichtsreiche Grundgedanken formuliert werden. Es wird allerdings basierend auf den in dieser Dissertation dargelegten Argumentationen die Vermutung aufgestellt, dass es im Rahmen der von Weizsäckerschen Quantentheorie der Ur-Alternativen möglich ist, eine konsistente quantentheoretische Beschreibung der Gravitation aufzustellen. In jedem Falle scheint die Quantentheorie der Ur-Alternativen die einzige Theorie zu sein, die aufgrund ihrer rein quantentheoretischen Natur in ihrer Begriffsbildung grundsätzlich genug ist, um eine Aussicht zu bieten, diejenige Realitätsebene zu erfassen, in welcher die Dualität zwischen der Quantentheorie und der Allgemeinen Relativitätstheorie zu einer Einheit gelangt.
Wir haben Aussagen über das Eigenwertspektrum der freien Schwingungegleichung für einen Hohlraum B gesucht, welche unabhängig von der Gestalt des Hohlraumes nur von Gestaltparametern abhängen, die als Integrale über B bzw. über dessen Oberfläche ... Eigenschaften von ganz B darstellen, ohne die lokale Struktur der Oberfläche ... zu enthalten. An drei Testkörpern sehr verschiedener Gestalt (die Gestaltparameter waren ebenfalls verschieden), nämlich Würfel, Kugel und Zylinder, haben wir die Hypothese bestätigt, daß der mittlere Verlauf der Größen "Anzahl N und Summe E aller Eigenwerte unterhalb einer willkürlich vorgegebenen Schranke ER" in Abhängigkeit von der Wahl dieser Schranke i.w. gestaltunabhängig ist. Für den Quader lassen sich im Falle asymptotisch großer ER explizite Ausdrücke für N und E angeben, die für alle drei Testkörper nicht nur den mittleren Verlauf von N und E bei kleinen (endlichen) ER in zweiter Näherung (in Potenzen von Ef exp -1/2) richtig wiedergaben, sondern auch als numerische Näherung dss mittleren Verlaufs von N bzw. E brauchbar waren (relative Kleinheit des Restgliedes). Die mathematische Vermutung, daß sich für aS, große Ef eben diese expliziten Ausdrücke für N bzw. E' als gestaltunabhängig erweisen, soll in einer weiteren Arbeit behandelt werden. Das Ergebnis dieser Arbeit ist überall dort anwendbar, wo Eigenschaften des Spektrums der freien Schwingungsgleichung mit Randbedingungen benötigt werden, die sich aus N. bzw. E ableiten lassen; also vor allem in der Akustik (Zahl der Obertöne eines Hohlraumes unterhalb einer vorgegebenen Frequenz), in der Theorie der Hohlleiter usw. In dieser Arbeit haben wir die Anwendung auf ein einfaches Atomkernmodell betrachtet, das Fermigas-Modell. Es beschreibt den Kern als freies ideales in einem Hohlraum von Kerngestalt befindliches Fermigas. Dann bedeutet N die Teilchenzahl und E die Gesamtenergie des Systems. Ef ist die Fermigrenzenergie und es ist (Ef exp 3/2 /6*Pi*Pi) die Sättigungsdichte im Innern des Systems. Der Koeffizient des zweiten Termes des expliziten (aS.) Ausdrucks für E kann dann als Oberflächenspannung gedeutet werden. Die spezifische Hodell-Oberflächenspannung läßt sich in Abhängigkeit von dem Gestaltparametern und der Siittigungsdichte des Atomkernes schreiben. Nach Einsetzen der empirischen Werte erhalten wir numerisch einen Wert, der nur um 20% vom empirisch aus der v. Weizsäckerformel bekannten Wert für die spez. Oberflächenspannung abwich, obgleich das Modell nur eine äußerst einfache Näherung der Kernstruktur sein kann. Daher gelangten wir zu der Überzeugung, daß der Oberflächenanteil der Bindungsenergie wesentlich ein kinetischer Effekt ist.
Bei B. cadaveris, die in einem an organischen Substanzen reichen Medium kultiviert wurden, nimmt der O2-Verbrauch pro Zeiteinheit bei Glucoseveratmung mit der Röntgenstrahlendosis ab, während bei Bakterien, die in einem Salzmedium gewachsen sind, die Atmung bis zu einer Dosis von 2 - 3 Mr erst ansteigt, um erst bei höheren Dosen abzufallen. Die Atmung wird erst bei Dosen in der Größenordnung von 1 Million r merklich beeinflußt.
Die Atmung der Bakterien ist damit unter den hier untersuchten Bedingungen noch strahlenresistenter als die Gewebeatmung von Säugetierzellen.
Um die von RAJEWSKY und WOLF aufgeworfene Frage nach dem Einfluß der DNS-Struktur auf die radiationschemische Veränderung der Basen zu untersuchen, wurde die DNS-Spirale bei einem Teil der Untersuchungen in dest. Wasser aufgelöst und mit Röntgenstrahlen bestrahlt. Es ergab sich eine Erhöhung der Strahlenempfindlichkeit der Basen, vor allem zu Beginn der Bestrahlung auf den Wert, den man bei der Bestrahlung der Monomerlösungen beobachtet. Bei Bestrahlung in 0,1 und 1-n. NaCl gelöster DNS sind dagegen die Basen gegen die Einwirkung der im Wasser gebildeten Radikale geschützt, solange sie innerhalb der intakten Spirale gebunden sind. Dieser strukturbedingte Schutzeffekt besteht nicht gegenüber der direkten Strahlenwirkung von UV-Licht. Dieses Ergebnis ist von strahlenbiologischem Interesse, da das Optimum der Strahlenwirkung auf den Mitoseablauf nach Arbeiten von CARLSON und GRAY in der frühen Prophase liegt17, also ebenfalls in einem Stadium, in dem die DNS-Spirale (vor der Verdoppelung) völlig aufgelöst ist. (Vgl. auch BACQ-ALEXANDER und FRITZ-NIGGLI.
Über das Absorptionsverhalten verschiedener Quarzglassorten im Spektralbereich von 150 μ bis 275 μ
(1961)
Zyklotronresonanzen von Ionen im hochfrequenz-modulierten magnetisch fokussierten Elektronenstrahl
(2000)
Ein Prototyp einer Kombination aus Penningfalle und EBIS/T wurde im Rahmen dieser Arbeit entwickelt. Dazu wurde ein Standard NMRMagnet erfolgreich so umgebaut, daß er in Bezug auf Vakuum, Temperatur und Temperaturbeständigkeit den Erfordernissen einer EBIS/T als Ionenfalle entspricht. Diese Apparatur ermöglicht nun die Untersuchung der in der EBIS/T erzeugten Ionen mit den Methoden der 'Fallenphysik'. Die Anregung der Ionen in der Falle wurde hier erstmals durch Hochfrequenzmodulation des Elektronenstroms über die Wehneltelektrode der Elektronenkanone durchgeführt. Messungen haben gezeigt, daß man in der EBIS/T erzeugte Ionen selektiv nach ihrem Verhältnis von Masse zu Ladung mit der Modulation in Resonanz bringen kann, bis sie den Elektronenstrahl verlassen. Die Ionen besitzen auch im dichten Elektronenstrahl eine charakteristische Eigenfrequenz, die zwar von der Raumladung in der Falle abhängt, mit der jedoch trotzdem eine Resonanzanregung durchgeführt werden kann. Im Experiment bestätigte sich die Vorhersage für die Mindestdauer der Anregung in der Größenordnung von Mikrosekunden und für Relaxionszeiten der kohärenten Ionenbewegungen im Bereich von Millisekunden, was eine grundsätzliche Voraussetzung für eine resonante Separation verschiedener Ionensorten darstellt. Die auftretenden Eigenfrequenzen der unterschiedlichen Ionen lassen sich theoretisch und im Einklang mit numerischen Simulationen beschreiben. Die Anregung der Eigenfrequenzen von Ionen über den Elektronenstrahl funktioniert bis zu so hohen Ionendichten, wie sie in einer EBIS vorkommen. Ionenmanipulationen, wie man sie von den Penningfallen her kennt, lassen sich auf ein Ionenensemble mit bis zu 10 10 Ionen pro cm 3 übertragen. Die gemessenen Verschiebungen der Eigenfrequenzen gegenüber der Zyklotronfrequenz geben darüber hinaus Aufschluß über den Kompensationsgrad des Elektronenstrahls in der EBIS/T und können damit als wichtiges Diagnosehilfsmittel für die Optimierung von ElektronenstrahlIonenquellen verwendet werden. Läßt man die Resonanzanregung kontinuierlich einwirken, so tritt überraschenderweise eine Erhöhung des Anteils an hochgeladenen Ionen in der EBIS/T auf. Darüberhinaus konnte experimentell gezeigt werden, daß die hochgeladenen Ionen auf der Achse des Elektronenstrahls konzentriert werden, während niedrig geladene Ionenen dort verschwinden und bevorzugt den äußeren Strahlbereich bevölkern. Die Erklärung dafür ist, daß durch kontinuierliches Entfernen dieser niedrig geladenen Ionen aus dem Elektronenstrahl eine vollständige Kompensation der Raumladung des Elektronenstrahls verhindert wird. Dadurch lassen sich Ionen in der Ionenquelle über einen längeren Zeitraum züchten. Vorteilhafterweise drängt die Anregung über eine Modulation des Elektronenstrahls im Gegensatz zu der normalen Dipolanregung bevorzugt niedrig geladenen Ionen, mit größerer Aufenthaltswahrscheinlichkeit am Rand, aus dem Elektronenstrahl. Dies führt zu einer verstärkten CoulombKühlung der hochgeladenen Ionen und konzentriert diese in der Mitte des Strahls, wo die Anregung fast unwirksam ist. Diese Kühlkraft wirkt als Zusammenspiel der attraktiven radialen Kraft des nicht vollständig raumladungskompensierten Elektronenstrahls und der Coulombstöße der Ionen untereinander. Durch diese Methode der Kühlung der Ionen untereinander können verstärkt Ionen hoher Ladungszustände in der Ionenquelle konzentriert werden. Der Vorgang der Kühlung durch Coulombstöße konnte mit einem Modell beschrieben werden, bei dem die thermische Verteilung aller Ionen im Elektronenstrahl einer Boltzmann Verteilung folgt. Das Modell benutzt vier Kräfte: die magnetische Kraft, die elektrische Haltekraft des Elektronenstrahls, die periodische elektrische Anregungskraft und die Reibung der Ionen proportional zu ihrer Geschwindigkeit und ihres Ladungszustandes bzw. die Stöße der Ionen untereinander. Die Resonanzanregung im Raumladungspotential sowie die Aufenthaltsverteilung der Ionen im Elektronenstrahl konnten damit dargestellt werden. Für Präzisionsexperimente an hochgeladenen Ionen bietet sich die Kombination aus einer EBIS/T mit integrierter Penningfalle an. Die Experimente haben gezeigt, daß es möglich ist, Ionenspektren mit einem eingekoppelten Wechselfeld in dem Ionisationsraum der EBIS/T zu separieren und zu reinigen. Für die Zukunft wünscht man sich aber eine größere Effektivität für das vollständige Entfernen bestimmter Ionensorten. Dies kann man erreichen, indem man den Elektronenstrahl noch dichter mit der Ionisationsröhre umschließt. Durch die kontinuierliche Resonanzanregung profitiert man von einer längeren Einschlußzeit für die stufenweise Ionisierung zu höheren Ladungszuständen und/oder eröffnet ElektronenstrahlIonenquellen neue Einsatzmöglichkeiten unter schlechteren Vakuumbedingungen. Die verstärkte Kühlung und Zentrierung der Ionen auf der Achse während dieses Betriebsmodus verbessert die Emmitanz von ElektronenstrahlIonenquellen. Für die Zukunft kann man sich eine EBIS mit moduliertem Elektronenstrahl auch im Strahlweg niederenergetischer hochgeladener Ionen zum Verbessern deren Emittanz vorstellen. Die im Elektronenstrahl erzeugten und sich selbst kühlenden Ionen wirken durch Coulombstöße als Kühlmedium ohne die Gefahr der Umladung wie bei gasgefüllten hfQuadrupolen.
Mit der Bereitstellung des 208Pb-Strahls durch das CERN-SPS können seit Herbst 1994 Kollisionen schwerster Kerne bei den höchsten zur Zeit in Schwerionenbeschleunigern erreichten Einschußenergien untersucht werden.
Ziel dieser Arbeit ist die Untersuchung der raumzeitlichen Entwicklung von zentralen Pb-Pb-Kollisionen bei 158 GeV/Nukleon. Diese Untersuchung wurde im Rahmen des Experimentes NA49 durchgefüuhrt und stützt sich auf die Analyse von Bose-Einstein-Korrelationen identischer Pionen. Die Auswertung von rund 40000 zentralen Ereignissen, die in zwei verschiedenen Magnetfeldkonfigurationen mit der zweiten Vertex-Spurendriftkammer des NA49-Experimentes aufgezeichnet wurden, erlaubt hierbei eine annähernd vollständige Untersuchung des pionischen Phasenraumes zwischen zentraler Rapidität und der Projektilhemisphäre.
Auf der experimentellen Seite stellt der Nachweis von mehreren hundert geladenen Teilchen pro Ereignis eine große Herausforderung dar. Daher werden in dieser Arbeit die Optimierung von Spurendriftkammern sowie die verwendeten Analyseverfahren und die erreichte experimentelle Auflösung ausführlich diskutiert. Dabei zeigt sich, daß der systematische Einfluß der erreichten Impuls- und Zweispurauflösung auf die Bestimmung der Bose-Einstein-Observablen vernachlässigbar ist.
Die Messung von Korrelationen ungleich geladener Teilchen bestätigt die Beobachtungen früherer Untersuchungen, wonach die Gamowfunktion als Coulombkorrektur der Bose-Einstein-Korrelationsfunktionen in Schwerionenexperimenten nicht geeignet ist. Ein Vergleich mit einem Modell zeigt, daß diese Messungen konsistent sind mit der Annahme einer endlichen Ausdehnung der Pionenquelle von rund 6 fm. In dieser Arbeitwird zur Korrektur daher eine Parametrisierung der gemessenen Korrelationsstärke ungleich geladener Teilchen benutzt, wodurch die systematischen Unsicherheiten bei der Auswertung der Bose-Einstein-Korrelationsfunktionen erheblich reduziert werden konnten.
Die Auswertung der Bose-Einstein-Korrelationen im Rahmen des Yano-Koonin-Podgoretskii-Formalismus erlaubt eine differentielle Bestimmung der longitudinalen Expansionsgeschwindigkeit. Dabei ergibt sich das Bild eines vornehmlich in longitudinaler Richtung expandierenden Systems, wie es bereits in Schwefel-Kern-Reaktionen bei vergleichbaren Einschußenergien beobachtet wurde. Die Transversalimpulsabhängigkeit der transversalen Radiusparameter ist moderat und verträglich mit einer mäßigen radialen Expansion, deren quantitative Bestätigung allerdings im Rahmen von Modellrechnungen erfolgen muß.
Im Rahmen eines einfachen hydrodynamischen Modells kann die Lebensdauer des Systems zu 7-9 fm/c bei schwacher Abhängigkeit von der Rapidität bestimmt werden. Die Zeitdauer der Pionenemission beträgt etwa 3-4 fm/c und wird damit erstmals in ultrarelativistischen Schwerionenreaktionen als signifikant von Null verschieden beobachtet.
Die Auswertung der Korrelationsfunktion unter Verwendung der Bertsch-Pratt-Parametrisierung liefert Ergebnisse, die mit denen der Yano-Koonin-Podgoretskii-Parametrisierung konsistent sind. Dasselbe gilt für den Vergleich der Analyse positiv und negativ geladener Teilchenpaare sowie unter Verwendung verschiedener Bezugssysteme.
Ein Vergleich mit den Ergebnissen von Schwefel-Kern-Reaktionen deutet an, daß die in Pb-Pb ermittelten Ausfriervolumina nicht mit dem einfachen Bild eines Ausfrierens bei konstanter Teilchendichte vereinbar sind. Vielmehr scheint das Pb-Pb-System bei niedrigerer Dichte auszufrieren. Dies läßt darauf schließen, daß die Ausfrierdichte über die mittlere freie Weglänge mit der Größe des Systems zum Zeitpunkt der letzten Wechselwirkung verknüpft ist.
Zwei- und Viel-Teilchen-Korrelationen in zentralen Schwerionenkollisionen bei 200 GeV pro Nukleon
(1995)
Die intensiven gekühlten Schwerionenstrahlen des ESR-Speicherrings in Kombination mit dem dort installierten Überschallgastarget bieten einzigartige Möglichkeiten, Elektroneneinfangprozesse bei unterschiedlichen Projektilenergien zu untersuchen. In der vorliegenden Arbeit wurde die Emission der charakteristischen Balmerstrahlung detailliert nach (n, j)-Zuständen untersucht; die Lyman-alpha-Strahlung konnte aufgrund der großen Feinstrukturaufspaltung des 2p3/2-Niveaus darüber hinaus auch nach der Besetzung der magnetischen Unterzustände untersucht werden. Hierbei wurde gezeigt, dass der Einfangmechanismus einen starken Einfluss auf die Besetzung der magnetischen Unterzustände und damit auf die Winkelabhängigkeit der Emission der charakteristischen Photonen hat. Erstmals konnte an einem schweren Stoßsystem die Multipolmischung beim Ly-alpha1-Übergang mit großer Genauigkeit nachgewiesen werden; es ergab sich eine sehr gute Übereinstimmung mit der theoretischen Vorhersage. Aus dem Vergleich der Messung der Anisotropie bei höheren Energien mit der Vorhersage einer relativistisch exakten Theorie wurde geschlossen, dass die Messwerte nur dann erklärt werden können, wenn die Mischung von E1- und M2-Übergängen berücksichtigt wird. Durch den Vergleich der als zuverlässig anzusehenden Vorhersage für den REC-Prozeß mit den Messwerten konnte, erstmals für atomare Übergänge in Schwerionen, die Beeinflussung der messbaren Anisotropie durch Mischung der Strahlung unterschiedlicher Multipolaritäten aufgedeckt werden. Hiermit war es möglich, das Übergangsratenverhältnis Gamma M2 / Gamma E1 und daraus das Übergangsamplitudenverhältnis <M2>/<E1> zu extrahieren. Dieser kleine Beitrag(<1%) ist mit anderen Methoden nicht zu vermessen. Die beiden nichtrelativistischen Theorien, den nichtradiativen Einfang in das Projektil beschreiben, liefern bei den totalen Einfangswirkungsquerschnitten nahezu gleiche Ergebnisse in Übereinstimmung mit dem Experiment. Auch die (n, j)-differentiellen Querschnitte zeigen bei dem Vergleich mit den gemessenen Balmerspektren eine sehr gute Übereinstimmung. Erst wenn die magnetischen Unterzustände in die Untersuchung miteinbezogen werden, weichen die beiden Theorien voneinander ab. Unter Einbeziehung der Multipolmischung stimmt die Vorhersage der CDW-Theorie mit den Messwerten überein; die andere Theorie unterschätzt das Alignment des 2p3/2-Zustands und die daraus folgende Anisotropie der Lyman-alpha1-Strahlung. Es muss hervorgehoben werden, dass es durch die Anwendung der Abbremstechnik für nacktes Uran gelungen ist, diese Prozesse in einem Bereich extrem starker Störung (Q/v) zu untersuchen. Dieser Bereich ist im Allgemeinen experimentell nicht zugänglich und ist eine Herausforderung für die theoretische Beschreibung. Wie sich aus den Ausführungen zu den Zerfallskaskaden ergibt, ist die Messung des Alignments bei niedrigen Stoßenergien stark von Kaskadeneffekten beeinflusst. Das bedeutet, dass das Alignment der Lyman-alpha1-Strahlung sowohl durch den direkten Einfang als auch durch die Zerfallskaskade bestimmt ist. Dieses resultiert in einer von der jeweiligen Theorie abhängigen Vorhersage, wodurch sich eine integrale Aussage über die Güte einer bestimmten Beschreibung ableiten lässt.
Es wird versucht, die Treffertheorie auf die indirekte Strahlenwirkung auszudehnen. Dazu wird angenommen, daß durch die Strahlung „Energieträger“ erzeugt werden, die durch Diffusion zu den „empfindlichen Bereichen“ gelangen und diese verändern können.
Der Berechnung des Wirkvolumens für derartige „indirekte Treffer“ folgt eine reaktionskinetische Betrachtung der indirekten Wirkung.
Durch die Einschaltung physikalisch-chemischer Prozesse zwischen Strahlenabsorption und „Treffer“ erscheint eine Berücksichtigung der physikalischen und chemischen Gegebenheiten im bestrahlten Objekt viel eher möglich als in der „klassischen“ Theorie der „direkten Trefferwirkung“.
In der vorliegenden Arbeit wird ein Curriculum zur Beugung vorgestellt, welches sich in ein Kerncurriculum und Erweiterungsmodule gliedert. Das Kerncurriculum geht von einer systematischen Erarbeitung von Erscheinungsreihen aus, zunächst in Form von Freihandversuchen. Dabei werden periodische Strukturen vor das Auge gehalten und durchblickt. Erst in einem zweiten Schritt treten entsprechende komplexere Versuchsaufbauten hinzu. Der Zusammenhang zwischen den durchblickten oder durchleuchteten periodischen Strukturen und den Konfigurationen der Beugungsbilder wird im Konzept optischer Wege beschrieben. Optische Wege werden dazu operational definiert und als geometrische Ordnungselemente eingeführt, die dem Zusammenhang zwischen den jeweils wirksamen räumlichen Bedingungen und den auftretenden Erscheinungen immanent sind. Den methodischen Rahmen des Kerncurriculum bildet damit eine phänomenologische Vorgehensweise - insbesondere, weil die optischen Wege nicht als ein Vorstellungskomplex gefasst werden, den man zur ursächlichen Erklärung eines Phänomens heranziehen kann. In einem Erweiterungsmodul des Curriculums wird im Einzelnen ausgeführt, wie es durch dieses methodische Vorgehen schon bei der Thematisierung der Beugung möglich ist, die holistischen Eigenschaften der Quantentheorie anzulegen und vorzubereiten. Dadurch kann der Übergang von der Beugung zur Quantentheorie in einem einheitlichen methodischen Rahmen erfolgen und eine vertikale Vernetzung der Unterrichtsinhalte unterstützen. Entsprechend dem von ERB und SCHÖN ausgearbeiteten Lichtwegkonzept bekommt auch beim Konzept optischer Wege das FERMAT-Prinzip eine zentrale Stellung. Es wird in der vorliegenden Arbeit räumlich formuliert. Im zentralen Thema des Kerncurriculums, der Beugung am Gitter, reichen in Erweiterung des FERMAT-Prinzips dann zwei Bedingungen aus, die man an die optischen Wege stellen muss, um diese Beugungserscheinungen umfassend zu beschreiben. Auch komplexe Zusammenhänge, wie beispielsweise die Invarianz des Beugungsbildes unter Translationen des Gitters, sind so anschaulich zu erklären. Das Beugungsbild eines Gitters tritt in der Brennebene einer Linse auf. Da es invariant unter Translationen des Gitters ist, darf auch ein Abstand zwischen Gitter und Linse gewählt werden, welcher größer als deren Brennweite ist. Je nach Stellung eines Schirms hinter der Linse erhält man so entweder das Beugungsbild oder das Abbild des Gitters. Eine Darstellung beider Situationen im Konzept optischer Wege lässt den Zusammenhang zwischen Beugungs- und Abbild sehr deutlich hervortreten und macht Experimente zur optischen Filterung unmittelbar verständlich. Die in diesem Rahmen eingeführte kontextuale Abbildung rundet das Kerncurriculum ab und arbeitet die Gesamtheit der wirksamen Bedingungen besonders heraus. Gleichzeitig gelingt es, Eigenschaften der FOURIER-Transformation auf einer elementaren Ebene zu behandeln. In einem der Erweiterungsmodule werden die Beugungsbilder bei Rotationen eines Gitters untersucht. Dabei treten Beugungsbilder in Form von Kegelschnitten auf. Es wird gezeigt, wie die schon im Kerncurriculum in Erweiterung des FERMAT-Prinzips formulierten beiden Bedingungen an die optischen Wege sich weiterhin als tragfähiger Beschreibungsansatz erweisen. Dabei können Elemente der Festkörperphysik anschaulich eingeführt werden – hier sind es die LAUE-Kegel. In einem anderen Erweiterungsmodul schließen sich eine anschauliche Herleitung des reziproken Gitters und der EWALD-Kugel an. Das Erweiterungsmodul, welches den Übergang zur Quantentheorie thematisiert, geht von der Beugung am Doppelspalt aus und sieht dort die Einführung des Zeigerformalismus vor. Der Kontrast zur phänomenologischen Vorgehensweise des Kerncurriculums ermöglicht eine saubere Unterscheidung zwischen den optischen Wegen als immanenten Ordnungselementen und den Zeigern als abstrakten Symbolen, die Wellenfunktionen repräsentieren. Methodendiskussionen werden so unterstützt. Im Zentrum des Moduls steht die Besprechung von Welcher- Weg-Experimenten. Die kontextuale Abbildung im Konzept optischer Wege führt dabei, wie oben bereits erwähnt, ohne methodischen Bruch auf das Superpositionsprinzip der Quantentheorie. Die schulische Erprobung des Kerncurriculums und einiger Erweiterungsmodule ergab schließlich, dass die operationale Definition der optischen Wege und die Formulierung von Kriterien an diese optischen Wege zur Beschreibung der Beugung es ermöglicht, durch tragfähige Begriffe bei den Schülern ein Bewusstsein für Zusammenhänge zwischen Teilinhalten des Unterrichtes zu wecken und die Beugung in eine Fülle optischer Erscheinungen zu integrieren. Der Übergang vom Experiment zu abstrakten Lerninhalten wird dann durch den Unterricht deutlich und generiert ein hohes Methodenbewusstsein.
Trockene Mildisäure-Dehydrogenase wurde mit Protonen verschiedener Energie bis maximal 80 keV in dünnen Schichten bestrahlt. Die Inaktivierungsquerschnitte betrugen bei Zimmertemperatur ca. 0,4·10-12 cm2 und waren in dem gemessenen Energiebereich konstant. Der Einfluß der Teilchenenergie auf den Inaktivierungsverlauf wurde insbesondere bei sehr kleinen Energien abgeschätzt. Bestrahlungen bei verschiedenen Temperaturen zeigten eine Abnahme des Strahleneffektes nach niedrigeren Temperaturen.
Wir berichten im folgenden über histologische Befunde und physikalische Messungen, die zeigen, daß unter besonderen Beschallungsbedingungen in verschiedenen Säugetiergeweben Vorgänge ablaufen, die im Sinne einer Pseudokavitation gedeutet werden müssen. Die Einzelheiten der Untersuchungen sind teils in der Habilitationsschrift von O. Hug, Frankfurt a. M. 1953, teils in der Dissertation von R.Pape, Frankfurt a. M. 1953, niedergelegt.
Zukunftsforschung ohne Orakel : zur langfristigen Szenarienbildung und der Initiative "Zukunft 25"
(2007)
Jedes Jahrhundert bringt eigene Visionen der Zukunft hervor, wobei vor allem diejenigen Entwicklungen extrapoliert werden, die in der aktuellen Forschung besonders präsent sind. Im 19. Jahrhundert waren dies, wie die gezeigten Sammelbilder belegen, vor allem Verkehr und Mobilität. In seinem Roman »In 80 Tagen um die Erde« drückt Jules Verne die Faszination darüber aus, dass Orte und Menschen zusammenrücken, weil die Entfernungen sich dank moderner Verkehrsmittel wie Auto, Eisenbahn und Flugzeug schneller überbrücken lassen. Die überwiegend optimistischen Zukunftserwartungen des 19. Jahrhunderts sind inzwischen kritischeren, wenn nicht pessimistischen Visionen gewichen. Betrachtet man Filme wie »Blade Runner« oder »Matrix«, so beschäftigen uns heute Themen wie der künstliche oder manipulierte Mensch. Auch der Zukunftsforscher Claudius Gros denkt über die Folgen einer künstlichen Gebärmutter nach. Aber er sieht optimistisch in die Zukunft.
The traffic AAA-ATPase PilF is essential for pilus biogenesis and natural transformation of Thermus thermophilus HB27. Recently, we showed that PilF forms hexameric complexes containing six zinc atoms coordinated by conserved tetracysteine motifs. Here we report that zinc binding is essential for complex stability. However, zinc binding is neither required for pilus biogenesis nor natural transformation. A number of the mutants did not exhibit any pili during growth at 64 °C but still were transformable. This leads to the conclusion that type 4 pili and the DNA translocator are distinct systems. At lower growth temperatures (55 °C) the zinc-depleted multiple cysteine mutants were hyperpiliated but defective in pilus-mediated twitching motility. This provides evidence that zinc binding is essential for the role of PilF in pilus dynamics. Moreover, we found that zinc binding is essential for complex stability but dispensable for ATPase activity. In contrast to many polymerization ATPases from mesophilic bacteria, ATP binding is not required for PilF complex formation; however, it significantly increases complex stability. These data suggest that zinc and ATP binding increase complex stability that is important for functionality of PilF under extreme environmental conditions.
An der Goethe Universität in Frankfurt wird ein Konzept für ein magnetostatischen Hochstromspeicherring für Protonen- und Ionenstrahlen entwickelt und untersucht. Zur Zeit stehen dem Experiment zwei Toroidsegmente und eine Volumenionenquelle zur Verfügung. An diesem Aufbau werden Experimente mit dem Ziel die Strahldynamik zu untersuchen und die Strahldiagnose in toroidalen Magnetfeldern zu entwickeln, durchgeführt [Joshi] Für Experimente ist eine Strahldiagnose entlang der starken toroidalen Magnetfelder bis maximal 0, 6T nötig. Dabei sind die zur Verfügung stehenden Strahldiagnoseverfahren zum Einen ein Faraday-Cup und zum Anderen ein entlang des kompletten Aufbaus beweglicher Szintillatordetektor. Der Szintillatordetektor, besteht aus einem Phosphorschirm und einer Kamera, die hinter dem Schirm angebracht ist. [Nonn] Aufgrund der geschlossenen Ringgeometrie und dem Anspruch auf eine hohe Flexibilität des Detektors ist die Konstruktion eines neuen von starken Magnetfeldern unbeeinflussbaren und sehr kompakten Detektors notwendig. Ziel dieser Arbeit ist es, ein allgemeines Strahldiagnoseverfahren zu entwickeln.
In der vorliegenden Arbeit wurde die Abhängigkeit der HBT-Radien im Rahmen des NA49-Experimentes bei einer Strahlenergie von 40 und 158 AGeV untersucht. Es zeigte sich, dass die Radien Rside, Rout und Rlong monoton mit der Zentralität von 2-3 fm bis 5-6 fm anwachsen, jedoch nur eine sehr geringe Energieabhängigkeit aufweisen. Dabei ist die Energieabhängigkeit bei Rside am schwächsten und bei Rlong am stärksten ausgeprägt. Bei Rout zeigte sich, dass die Werte bei 40 AGeV steiler mit der Zentralität ansteigen als die entsprechenden Werte bei 158 AGeV, was zur Folge hat, dass für zentrale Ereignisse Rout bei 40 AGeV um etwa 0.5 fm größer ist, als bei 158 AGeV. Die Signifikanz dieses Befundes ist wegen der statistischen (maximal 0.3 fm) und systematischen Fehler (maximal 1 fm) jedoch sehr gering. Allerdings wurde auch bei der Analyse zentraler Blei-Blei-Kollisionen[28] beobachtet, dass die Werte für Rout bei 40 AGeV größer sind als bei 158 AGeV. Die Radien beider Energien lassen sich als eine lineare Funktion der dritten Wurzel der Anzahl der Partizipanten beschreiben. Letztere sind ein Maß für die transversale Größe des Ausgangszustandes. Aus diesem Verhalten folgt, dass die HBT-Radien aus dem Ausgangszustand der Kollision bestimmt werden. Betrachtet man jedoch die geringe Energieabhängigkeit der HBT-Radien, so liegt der Schluss nahe, dass die HBT-Radien eher durch den Anfangszustand der Kollision bestimmt werden als durch den Endzustand. Dies steht im Widerspruch zu der üblichen Interpretation der Bose-Einstein-Korrelation in Schwerionenkollisionen. Beim Betrachten des Verhältnisses Rout/Rside als Funktion der Zentralität stellte sich heraus, dass es größer als eins ist und nur sehr schwach von der Zentralität abhängt. Der Wert von Rout/Rside nimmt dabei Werte zwischen 1.2 und 1.5 an. Ermittelt man aus Rout und Rside die Emissionsdauer, so stellt man fest, dass diese Größe bei beiden Energien nicht signifikant von der Zentralität abhängt und die Werte zwischen 2 und 4 fm/c liegen.
Zentralitätsabhängigkeit der Produktion von Protonen und Antiprotonen in Pb+Pb Stößen bei 158A GeV
(2008)
In dieser Arbeit wurde die Zentralitätsabhängigkeit der K0S -Produktion in Pb+Pb Stößen für 40A und 158A GeV untersucht. Sie wurden über den Zerfallskanal K0S → π+π− der schwachen Wechselwirkung nachgewiesen und bilden zusammen mit den geladenen Kaonen den Großteil der entstehenden Strangeness einer Kollision. Die Bestimmung der Zentralität erfolgte anhand der im Veto-Kalorimeter detektierten Spektatoren. Die Messergebnisse unterliegen aufgrund der limitierten geometrischen Akzeptanz des Detektors, Effizienzverlusten in der V 0-Rekonstruktion und gewählter Qualitätskriterien einigen Verlusten. Auf diese Verluste konnte mit Hilfe eines Simulationsverfahren, dem so genannten Embedding, korrigiert werden. Dabei wurden Korrekturfaktoren für differentielle Phasenraumbereiche ermittelt und auf die gemessenen Signalinhalte der invarianten Massenspektren angewendet. Des Weiteren wurde eine Vielzahl von Studien durchgeführt um die Stabilität der Ergebnisse im Rahmen eines systematischen Fehler zu bestimmen.
Die korrigierten Transversalimpuls-Spektren und Spektren der invarianten Massen verschiedener Phasenraumbereiche und Zentralitäten wurden präsentiert. Darüber hinaus wurden der inverse Steigungsparameter, die Rapiditätsspektren, sowie die berechneten Gesamtmultiplizitäten der K0S in Abhängigkeit der Zentralität und anhand der "wounded" Nukleonen diskutiert. Die Ergebnisse konnten mit vorangegangenen Analysen von NA49, NA57 und CERES verglichen werden. Dabei wurden insbesondere geringe Unstimmigkeiten mit den NA49-Ergebnissen der geladenen Kaonen bei 158A GeV festgestellt. Des Weiteren wurde die Diskrepanz zu den NA57-Ergebnissen, welche aus Analysen anderer Teilchensorten bekannt ist, für mittlere Rapiditäten bestätigt. Die Zentralitäatsabhängigkeit der Ergebnisse wurde zusätzlich mit UrQMD-Modellrechnungen geladener Kaonen verglichen und kann durch diese näherungsweise beschrieben werden.
Zellulare Nichtlineare Netzwerke bzw. Zellulare Neuronale Netzwerke, sogenannte CNN, wurden 1988 von L.O. Chua und L.Yang eingeführt und seither intensiv untersucht. Diese sind als Simulations-Software und als schaltungstechnische Realisierungen, in Hardware, verfügbar.
Als analog arbeitende Hardware Schaltungen können diese Netzwerke erhebliche Rechenleistungen erzielen.
Durch ihren Aufbau ermöglichen sie eine parallele Daten- und Signalverarbeitung.
Eine Einführung in CNN wird gegeben und das EyeRIS 1.1 Systems des Unternehmens ANAFOCUS Ltd. vorgestellt.
Das EyeRIS 1.1 System ist mit einem analog arbeitenden Focal Plane Prozessor (FPP) und einem digitalen Prozessor ausgestattet, wobei der Focal Plane Prozessor auch als Kamera zur Aufnahme von Bildern und Bildsequenzen benutzt werden kann.
Dies ermöglicht es, analoge CNN-Algorithmen zusammen mit digitalen Algorithmen auf einem System zu implementieren und so die Vorteile beider Ansätze zu nutzen. Der Datenaustausch zwischen dem analogen und digitalem Teil des EyeRIS 1.1 Systems geschieht mittels digital/analog und analog/digital Wandlung. Es werden Algorithmen auf dem EyeRIS 1.1 System untersucht und mit Ergebnissen die mittels Simulationen erzeugt wurden verglichen.
In Voruntersuchungen werden die Darstellungsgenauigkeit von Werten im analogen Teil des EyeRIS 1.1 Systems und die Verarbeitungsgeschwindigkeiten des EyeRIS 1.1 Systems untersucht.
Im Weiteren wird besonderes Augenmerk auf medizinische und technische Anwendungsgebiete gelegt werden.
Im medizinischen Anwendungsbereich wird die Implementierung von Algorithmen zur Vorhersage epileptischer Anfälle untersucht.
Hierfür wird ein evolutionär motiviertes Optimierungsverfahren entwicklet und auf dem EyeRIS 1.1-System implementiert.
Hierbei werden Simulationen durchgeführt und mit Ergebnissen, die mittels Verwendung des EyeRIS 1.1 Systems erlangt wurden, verglichen.
Ein zweites Verfahren geht die Signalanalyse für die Vorhersage auf dem EyeRIS 1.1-System mittels Mustererkennung an.
Das Mustererkennungsverfahren wird eingehend beschrieben sowie die hierbei zu beachtenden Randbedingungen erläutert.
Die Ergebnisse zeigen, daß Algorithmen zur Vorhersage von epileptischen Anfällen auf schaltungstechnichen Realisierungen von CNN implementiert werden können.
Im technischen Bereich wird die Anwendbarkeit auf die Problemstellung der Bildverarbeitung gelegt und die Möglichkeit von CNN basierten Algorithmen zur Erkennung von Prozessparametern bei Laserschweißverfahren untersucht. Ein solcher Prozessparameter ist das sogenannte Key-Hole, welches in Bildsequenzen von Laserschweißprozessen als ein Maß für die zu erwartende Qualität einer Schweißnaht herangezogen werden kann. Ein CNN basierter Algorithmus für die Erkennung solcher Key-Holes wird in dieser Arbeit vorgestellt und untersucht.
Für die Überwachung eines Laserschweißverfahrens wird der entwickelte Algorithmius und seine Funktionsweise beschrieben.
Dieser wird in Teilalgorithmen auf die analog bzw. digital arbeitenden Komponenten des EyeRIS 1.1 Systems verteilt.
Die Teilalgorithmen und die möglichen Aufteilungen und deren Laufzeitverhalten werden beschrieben und untersucht.
Die Ergebnisse der Untersuchung zeigen, daß eine Prozessüberwachung mittels CNN möglich ist und heben die Vorteile hervor, welche die Bildaufnahme und -verarbeitung mittels analoger CNN-Hardware bietet.
Eine Untersuchung des Laufzeitverhaltens auf Grafikkarten Prozessoren (GPU's) wird im Anhang vorgestellt.
Zellulare Nichtlineare Netzwerke (CNN) wurden 1988 von Chua und Yang (Chua und Yang, 1988) eingeführt. Diese Netzwerke sind dadurch gekennzeichnet, dass eine Zelle, die die kleinste Einheit eines CNN darstellt, nur mit Zellen innerhalb einer bestimmten Umgebung verbunden ist. üblicherweise sind Art und Stärke der Wechselwirkung zwischen zwei Zellen eines CNN translationsinvariant, d.h. sie hängen nur von der relativen Lage beider Zellen zueinander ab. Im Vordergrund aktueller Arbeiten stehen auf derartigen Netzwerken basierende schaltungstechnische Realisierungen mit bis zu 176x144 Zellen, die eine direkte Verbindung zu zweidimensionalen optischen Sensor-Anordnungen aufweisen. Über einen separaten Speicherbereich können die Zellkopplungen eines Netzwerks verändert werden, wodurch eine adaptive Verarbeitung von mehrdimensionalen Sensorsignalen ermöglicht wird. Das kürzlich vorgestellte so genannte EyeRis System (Anafocus Ltd.) enthält zusätzlich noch einen Standardprozessor und stellt (bei einer Größe vergleichbar mit der einer Kreditkarte) daher ein vollständiges superschnelles System zur Informationsverarbeitung dar. In diesem Beitrag sollen, nach einem kurzen Überblick über die Eigenschaften von CNN, aktuelle Realisierungen und exemplarisch eine neuere eigene Anwendung vorgestellt und besprochen werden.
In der vorliegenden Arbeit wird die Kopplung von Bloch- und Zyklotron-Oszillationen in Halbleiterübergittern unter dem Einfluss eines elektrischen und magnetischen Feldes zeitaufgelöst-elektro-optisch untersucht. Hierbei hängen sowohl die Stärke der Bloch-Zyklotron-Kopplung als auch die Charakteristika der kohärenten Ladungsträgerbewegung sensitiv von der relativen Anordnung der äußeren Felder ab. Bei gekreuzter Feldanordnung wird der Kohärente Hall-Effekt beobachtet. Semiklassisch lässt sich die Ladungsträgerdynamik in diesem Fall mit der Bewegungsgleichung eines nicht getriebenen, ungedämpften Pendels beschreiben. Abhängig vom Verhältnis E/B der äußeren Feldstärken lassen sich zwei Bewegungsregime mit gegensätzlicher Feldabhängigkeit der Frequenz der Ladungsträgeroszillationen unterscheiden. Bei schiefer Feldanordnung kommt es durch die nichtlineare Kopplung der Bloch-Oszillation mit der Zyklotron-Oszillation in der Übergitterebene zu einer phasenempfindlichen Gleichrichtung der transienten Oszillationen entlang der Wachstumsrichtung, wobei man in Resonanz eine Überhöhung dieses selbstinduzierten Gleichstroms beobachtet. In Anlehnung an ein analoges Phänomen, das an Josephson-Kontakten beobachtet wird, sprechen wir hierbei vom Fiske-Effekt. Für die räumliche Auslenkung X("unendlich") entlang der Wachstumsrichtung nach Abklingen der Kohärenz kann im Rahmen einer analytischen semiklassischen Näherung ein geschlossener Ausdruck angegeben werden. Die zeitaufgelösten Experimente zur Bloch-Zyklotron-Kopplung werden an zwei GaAs/Al0,3Ga0,7As-Übergitterstrukturen mit unterschiedlicher Quantentopfbreite durchgeführt. Im Spezialfall der gekreuzten Feldanordnung wird der Kohärente Hall-Effekt anhand der Existenz zweier Bewegungsregime mit ihrem charakteristischen Frequenz- und Dephasierungsverhalten in Abhängigkeit der äußeren Felder nachgewiesen und die lineare Abhängigkeit des Magnetfeldes am Übergang zwischen den Bewegungsregimen vom elektrischen Feld gezeigt. Die gleichermaßen prognostizierte Zunahme der Intensität höherer harmonischer Moden der Ladungsträgeroszillationen in der Nähe des Übergangs wird jedoch in der elektro-optischen Respons nicht beobachtet, wenngleich die verwendeten elektro-optischen Messtechniken im Vergleich zur Terahertz-Emissionsspektroskopie zur Untersuchung des Übergangsbereichs und höher frequenter Oszillationen prinzipiell besser geeignet sein sollten. Hierbei bestehende Einschränkungen werden diskutiert. Der für den Fall der schiefen Feldanordnung vorhergesagte selbstinduzierte Gleichstrom manifestiert sich experimentell in einem resonanzartigen Verlauf des elektro-optischen Signals nach Abklingen der Oszillationen in Abhängigkeit des Magnetfeldes. Durch Vergleich mit dem analytisch hergeleiteten Ausdruck für die räumliche Auslenkung lassen sich hieraus die relevanten Dämpfungskonstanten abschätzen und durch iterative Anpassung bestimmen. Die bei schiefer Feldanordnung mittels elektro-optischer Spektroskopie gemessenen Signale weisen nach Abklingen der kohärenten Ladungsträgeroszillationen nur einen sehr schwachen Driftanteil auf. Eine schlüssige Erklärung für diese Beobachtung ergibt sich, wenn bei der Behandlung der Ladungsträgerdynamik die Impuls- und Energierelaxation des Bloch-Oszillators unterschieden werden und eine sehr kleine Energiedämpfung angenommen wird.
Die Funktion biologischer Peptide und Proteine hängt wesentlich von deren intakten molekularen Struktur ab. Krankheiten, wie z.B. Alzheimer oder Diabetes, entstehen durch fehlgefaltete, aggregierte Peptidstrukturen. Die Ausbildung einer nativ gefalteten Konformation wird durch die Formierung von Sekundärstrukturelementen - in charakteristischer Weise angeordnete lokale Strukturen - initiiert und bildet einen geschwindigkeitslimitierenden Schritt in der Proteinfaltung. Die Erforschung und Analyse dieser ersten Faltungsprozesse ist deshalb von grundlegender Relevanz in der biophysikalischen Forschung, auch in Hinblick auf pharmazeutisch-medizinische Anwendungen. Bei der Untersuchung des Faltungsmechanismus kommen vor allem kleine Peptide mit eindeutig ausgebildeten Sekundärstrukturmotiven zum Einsatz. Ihre geringe Größe und strukturelle Eindeutigkeit machen diese kleinen Peptide zu idealen Modellsystemen, um diejenigen Faktoren zu untersuchen, die die Proteinfaltung steuern und beeinflussen. Die zur Untersuchung der Faltungsprozesse verwendeten Techniken müssen dabei sowohl eine Spezifität für die unterschiedlichen Strukturelemente, als auch eine der Faltungsdynamik angemessen Zeitauflösung besitzen. Im Rahmen dieser Arbeit wurden CD- und FTIR-Messungen zur Untersuchung der Strukturstabilität von Polypeptiden unter Gleichgewichtsbedingungen durchgeführt. Durch Variation von pH-Wert und Temperatur wurden damit Stabilitätseigenschaften ausgewählter Peptidsysteme analysiert. Um zeitaufgelöste Faltungsdynamiken von Peptiden detektieren zu können, wurde ein Spektrometer mit Laser-induziertem Temperatursprung (DeltaT ca. 10 °C in 10 ns) und IR-Einzelwellendetektion so modifiziert und optimiert, dass Peptiddynamiken im nanosec bis microsec Zeitbereich gemessen werden konnten. Neben der Modifikation der Temperatursprung-Apparatur, bei der optische Komponenten ersetzt und Störsignale reduziert wurden, konnte auch die Auswertung der kinetischen Daten durch die Entwicklung eines geeigneten Algorithmus verbessert werden. Als notwendige Vorarbeit der Faltungsstudien an Peptiden in wässriger Lösung wurden statische FTIR-Absorptionsmessungen am Lösungsmittel D2O durchgeführt. Dadurch wurden die durch Temperaturvariation erzeugten Absorptionsänderungen des Lösungsmittels ermittelt. Diese wurden zudem zur Kalibrierung des Laser-induzierten Temperatursprunges verwendet. Um Lösungsmittelabsorptionen von strukturellen Änderungen des Peptids zu trennen, wurde ein Auswerteverfahren entwickelt, das die temperaturabhängigen Absorptionsänderungen des Lösungsmittels berücksichtigt. Temperatur- und pH-abhängige Konformationsdynamik wurde am alpha-helikalen Peptid Polyglutaminsäure untersucht. Zunächst wurden CD- und FTIR-Messungen zur Thermostabilität und der Reversibilität der Ent- und Rückfaltung unter Gleichgewichtsbedingungen und bei unterschiedlichen pH-Werten durchgeführt. Der thermisch induzierte Strukturübergang von alpha-Helix nach ungeordneter Knäuel-Struktur wurde mit Hilfe der Laser-induzierten Temperatursprung-Technik zeitaufgelöst untersucht und Relaxationsraten bei verschiedenen pH-Werten bestimmt. Weitere Messungen zur Konformationsstabilität und –dynamik wurden an beta- Hairpin-Peptiden durchgeführt, die kleine Modellsysteme für beta-Faltblattstrukturen darstellen. Die in dieser Arbeit untersuchten Trpzip2C Peptide, die aufgrund hydrophober Wechselwirkungen der Tryptophane eine stabile beta-Hairpin-Struktur in wässriger Lösung ausbilden, waren an verschiedenen Positionen innerhalb der Aminosäure-sequenz selektiv isotopenmarkiert. Durch diese Markierungen im Peptidrückgrat werden spezifisch spektrale Änderungen im Infrarotspektrum erzeugt, die Untersuchungen zur Amidbandenkopplung und lokalisierten Strukturdynamik ermöglichen. Diese Ergebnisse stellen die erste Anwendung der Kombination von selektiv isotopenmarkierten alpha-Hairpin-Peptiden und der Temperatursprung-Technik dar, um Konformationsdynamiken ortsaufgelöst zu untersuchen. Für alle untersuchten Trpzip2C-Peptidvarianten konnte gezeigt werden, dass der Faltungsprozess in einem Temperaturbereich unterhalb von ~ 300 K nicht durch ein Zwei-Zustandsmodell beschrieben werden kann, sondern Intermediate gebildet werden. In diesem Temperaturbereich konnten wellenlängenabhängig Unterschiede in Relaxationsraten gemessen werden, die die Hypothese des „hydrophoben Kollaps“ für den Faltungsmechanismus dieser beta-Hairpin-Peptide unterstützen.
Im Zentrum dieser Arbeit steht die Diagnostik eines Wasserstoff-Theta-Pinch-Plasmas hinsichtlich der integrierten Elektronen- und Neutralgasdichte mittels Zweifarben Interferometrie. Die integrierte Elektronen- und Neutralgasdichte sind essenzielle Größen, aus welchen sich die Ratenkoeffizienten der Ionisation und Rekombination bei einer Plasma-Ionenstrahl-Wechselwirkung bestimmen lassen.
Ein Theta-Pinch-Plasma ist ein induktiv gezündetes Plasma, wobei das zur Zündung notwendige elektrische Feld durch ein magnetisches Wechselfeld generiert wird. Das induzierte, azimutale elektrische Feld beschleunigt freie Elektronen im Arbeitsgas, welches durch Stoßionisation in den Plasmazustand gebracht wird. Der azimutale Plasmastrom erzeugt einen radialen magnetischen Druckgradienten, der das Plasma komprimiert. Da in axialer Richtung keine Kompressionskraft wirkt, weicht das Plasma einer weiteren Kompression aus, wodurch es zu einer axialen Expansion des Plasmas kommt. Die Expansion erzeugt eine Ionisationswelle im kalten Restgas und es wird eine lange, hoch ionisierte Plasmasäule gebildet.
Dieser hochdynamische Prozess ist mit einem Mach-Zehnder-Interferometer bei der Verwendung von zwei verschiedenen Versionen des Theta-Pinchs zeitaufgelöst untersucht worden. Der Unterschied dieser Versionen liegt in der Geometrie und Induktivität der Spulen, wobei zum einen eine zylindrische und zum anderen eine sphärische Spule eingesetzt worden ist. Das grundlegende Messprinzip beruht darauf, dass das Plasma einen Brechungsindex besitzt, welcher von den Dichten der im Plasma enthaltenen Teilchenspezies abhängt. In einem Wasserstoffplasmas sind dies der Beitrag der freien Elektronen und der des Neutralgases, wodurch ein Zweifarben-Interferometer eingesetzt wird. Um eine von den Laserintensitäten unabhängige Messung zu ermöglichen, wird das heterodyne Verfahren benutzt, bei dem die Referenzstrahlen beider Wellenlängen jeweils mit einem akusto-optischen Modulator frequenzverschoben werden. Durch einen Vergleich mit einem stationären Referenzsignal mittels eines I/Q-Demodulators wird die interferometrische Phasenverschiebung aus dem Messsignal extrahiert.
Mit diesem diagnostischen Verfahren ist die integrierte Elektronen- und Neutralgasdichte des Theta-Pinch-Plasmas bei Variation des Arbeitsdrucks und der Ladespannung der Kondensatorbank untersucht worden. Mit der zylindrischen Experimentversion ist eine optimale Kombination aus integrierter Elektronendichte und effektivem Ionisationsgrad η von (1,45 ± 0,04) · 1018 cm−2 bei η = (0,826 ± 0,022) bei einem Arbeitsdruck von 20 Pa und einer Ladespannung von 16 kV ermittelt worden. Dagegen beträgt die optimale Kombination bei einem Arbeitsdruck von 20 Pa und einer Ladespannung von 18 kV bei Verwendung der sphärischen Experimentversion lediglich (1,23 ± 0,03) · 1018 cm−2 bei η = (0,699 ± 0,019).
Des Weiteren ist bei beiden Experimentversionen nachgewiesen worden, dass die integrierte Elektronendichte dem oszillierenden Strom folgend periodische lokale Maxima zeigt, welche zeitlich mit signifikanten Einbrüchen in der integrierten Neutralgasdichte zusammenfallen. Diese Einbrüche werden durch die axiale Expansion des Plasmas und der damit verbundenen Ionisationswelle im Restgas erzeugt. Neben diesem zentralen Teil dieser Arbeit ist eine lasergestützte polarimetrische Diagnostik durchgeführt worden, mit der die longitudinale Komponente der magnetischen Flussdichte der Theta-Pinch-Spulen zeit- und ortsaufgelöst bestimmt worden ist. Als Messprinzip ist der Faraday-Effekt eines magneto-optischen TGGKristalls verwendet worden.
Vor der polarimetrischen Diagnostik ist der TGG-Kristall bezüglich seiner Verdet- Konstante kalibriert worden, wobei ein Wert von V = (−149,7 ± 6,4) rad/Tm gemessen worden ist. Die ortsaufgelöste polarimetrische Diagnostik ist durch einen Seilzug ermöglicht worden, mit dem der TGG-Kristall auf einem Schlitten an unterschiedliche Positionen entlang der Spulenachse gefahren werden konnte. An den jeweiligen Messpunkten ist für beide Experimentversionen die magnetische Flussdichte für verschiedene Ladespannungen zeitaufgelöst bestimmt worden. Als Messverfahren ist dabei das Δ/Σ-Verfahren eingesetzt worden, mit dem sich eine intensitätsunabhängige Messung erzielen ließ.
Die ortsaufgelösten Messergebnisse fallen gegenüber Simulationen allerdings zu niedrig aus. Bei der zylindrischen Spule betragen die Abweichungen im Spulenzentrum circa 14 - 16% und bei der sphärischen Spule in etwa 16 - 18%. Bei einer Normierung der Messwerte und der simulierten Werte auf den jeweiligen Wert im Zentrum ist dagegen innerhalb der Fehler eine völlige Übereinstimmung zwischen den Messwerten und der Simulation für die zylindrische Spule erzielt worden. Als Ursache der negativen Abweichungen wird die Hysterese des TGG-Kristalls diskutiert. Es zeigt sich insbesondere zu Beginn der Entladung eine zeitliche Verzögerung der gemessenen magnetischen Flussdichte gegenüber dem Strom, die in der Umgebung des Stromnulldurchgangs besonders stark ausgeprägt ist.
Die vorliegende Arbeit ist der Fragestellung nachgegangen, ob sich die Gedächtnisleistung, insbesondere die von älteren Menschen, durch Gedächtnistraining verbessern lässt. Dabei sollen Verhaltensdaten und EEG-Daten, die simultan mit der Bewältigung einer Gedächtnisaufgabe erhoben wurden, korreliert werden. Untersucht wurden zwei verschiedene Gruppen. Zum einen Mild Cognitive Impairment Patienten und zum anderen eine altersähnliche Kontrollgruppe. Unter Mild Cognitive Impairment (MCI) versteht man eine leichte kognitive Beeinträchtigung des Gedächtnisses, welche aber die Kriterien einer Demenzmanifestation noch nicht erfüllt. Die Diagnosekriterien für MCI sind nicht einheitlich. Ein häufiges Kriterium wurde von Petersen (1999) definiert und ist die objektive Beeinträchtigung des Gedächtnisses ohne weitere kognitive Einbußen. Die Leistungsfähigkeit des Gedächtnisses/Gedächtnissubsystems muss dabei mindestens 1,5 Standardabweichungen schlechter sein, als die einer alters- und ausbildungsgleichen Population. Etwa 16-34 % aller 65 jährigen leiden unter dieser Form der kognitiven Beeinträchtigung. Schätzungen ergeben, dass 70 % der demenziellen Erkrankungen innerhalb von 2-3 Jahren aus einer MCI hervorgehen. Veränderungen des EEGs bei Patienten mit der Alzheimer'schen Demenz (AD) und MCI-Patienten wurden in den letzten Jahren untersucht, insbesondere Untersuchungen der EEG-Spontanaktivität, da diese vor allem bei den AD-Patienten leichter zu realisieren sind. Auffällig ist ein allgemein „langsamer“ werdendes EEG bei den Demenz-Patienten. Vor allem im okzipitalen Bereich ist ein Verlust des Alpha-Blocks beim Öffnen der Augen zu registrieren. In einem sehr frühen Stadium der AD ist meist noch kein verändertes EEG zu verzeichnen, ebenso bei MCI-Patienten. Eine beobachtbare Veränderung der EEG-Oszillationen könnte aber für eine frühe Diagnose der Krankheit und somit auch für eine frühe Behandlungsmöglichkeit von Bedeutung sein. Das Elektroenzephalogramm misst elektrische Potentiale, die im Gehirn durch „Neuronenaktivität“ verursacht werden und hat eine besonders gute zeitliche Auflösung (in ms Bereich) dafür aber eine schlechte räumliche. Die schlechte räumliche Auflösung ist dadurch zu begründen, dass man beim EEG „nur“ Oberflächenpotentialänderungen registrieren kann und dadurch nicht die Quelle der Potentiale lokalisieren kann. Die hohe zeitliche Auflösung des EEGs ermöglicht es aber die neuronale Aktivität während und auch nach der Kodierung sensorischer Informationen (z.B. visuelle Stimulation, wie in dieser Arbeit) zu beobachten. In vorliegender Arbeit wurde untersucht, ob gesunde, ältere Menschen im Vergleich zu Patienten mit leichter Gedächtnisstörung, beim Bewältigen einer Gedächtnisaufgabe, unterschiedliche Hirn-Aktivitäten aufweisen und inwieweit ein Gedächtnistraining von vier Wochen die Gedächtnisleistung der Probanden/Patienten aber auch das EEG-Aktivitätsmuster verändern kann; ob das Gedächtnis also auch im Alter oder sogar bei Dysfunktionen durch Training verbessert werden kann. Dabei galt gerade dem frontalen Bereich besonderes Interesse, da diesem Bereich für das Gedächtnissystem eine besondere Relevanz zugeschrieben wird. Eine delayed matching to sample Aufgabe wurde für visuelle Stimulation, Testung des Arbeitsgedächtnisses und für das kognitive Training durchgeführt. Die neuropsychologischen Daten wurden hierfür mit den EEG-Daten korreliert.