Analysis of bulk and surface contributions in the neutron skin of nuclei

The neutron skin thickness of nuclei is a sensitive probe of the nuclear symmetry energy and has multiple implications for nuclear and astrophysical studies. However, precision measurements of this observable are difficult to obtain. The analysis of the experimental data may imply some assumptions about the bulk or surface nature of the formation of the neutron skin. Here we study the bulk or surface character of neutron skins of nuclei following from calculations with Gogny, Skyrme, and covariant nuclear mean-field interactions. These interactions are successful in describing nuclear charge radii and binding energies but predict different values for neutron skins. We perform the study by fitting two-parameter Fermi distributions to the calculated self-consistent neutron and proton densities. We note that the equivalent sharp radius is a more suitable reference quantity than the half-density radius parameter of the Fermi distributions to discern between the bulk and surface contributions in neutron skins. We present calculations for nuclei in the stability valley and for the isotopic chains of Sn and Pb.

Domain matched epitaxial growth of Bi1.5Zn1Nb1.5O7 thin films by pulsed laser deposition

Bi1.5Zn1Nb1.5O7 (BZN) epitaxial thin films were grown by pulsed laser deposition on Al2O3 with a double ZnO buffer layer through domain matching epitaxy (DME) mechanism. The pole figure analysis and reciprocal space mapping revealed the single crystalline nature of the thin film. The pole figure analysis also shows a 60º twinning for the (222) oriented crystals. Sharp intense spots in the SAED pattern also indicate the high crystalline nature of BZN thin film. The Fourier filtered HRTEM images of the BZN-ZnO interface confirms the domain matched epitaxy of BZN with ZnO buffer. An electric field dependent dielectric tunability of 68% was obtained for the BZN thin films with inter digital capacitors patterned over the film.

Neutron skin of 208Pb, nuclear symmetry energy, and the parity radius experiment

A precise determination of the neutron skin thickness of a heavy nucleus sets a basic constraint on the nuclear symmetry energy (the neutron skin thickness is the difference of the neutron and proton rms radii of the nucleus). The parity radius experiment (PREX) may achieve it by electroweak parity-violating electron scattering (PVES) on 208Pb. We investigate PVES in nuclear mean field approach to allow the accurate extraction of the neutron skin thickness of 208Pb from the parity-violating asymmetry probed in the experiment. We demonstrate a high linear correlation between the parity-violating asymmetry and the neutron skin thickness in successful mean field forces as the best means to constrain the neutron skin of 208Pb from PREX, without assumptions on the neutron density shape. Continuation of the experiment with higher precision in the parity-violating asymmetry is motivated since the present method can support it to constrain the density slope of the nuclear symmetry energy to new accuracy.

Growth and magnetic characterization of Co nanoparticles obtained by femtosecond pulsed laser deposition.

We present a detailed study on the morphology and magnetic properties of Co nanostructures deposited onto oxidized Si substrates by femtosecond pulsed laser deposition. Generally, Co disks of nanometric dimensions are obtained just above the ablation threshold, with a size distribution characterized by an increasingly larger number of disks as their size diminishes, and with a maximum disk size that depends on the laser power density. In Au/Co/Au structures, in-plane magnetic anisotropy is observed in all cases, with no indication of superparamagnetism regardless of the amount of material or the laser power density. Magnetic force microscopy observations show coexistence of single-domain and vortex states for the magnetic domain structure of the disks. Superconducting quantum interference device magnetometry and x-ray magnetic circular dichroism measurements point to saturation magnetization values lower than the bulk, probably due to partial oxidation of the Co resulting from incomplete coverage by the Au capping layer.

Chemical characterization of tin-lead glazed ceramics from Aragon (Spain) by neutron activation analysis

Majolica pottery was the most characteristic tableware produced in Spain during the Medieval and Renaissance periods. A study of the three main production centers in the historical region of Aragon during Middle Ages and Renaissance was conducted on a set of 71 samples. The samples were analyzed by instrumental neutron activation analysis (INAA), and the resulting data were interpreted using an array of multivariate statistical procedures. Our results show a clear discrimination among different production centers allowing a reliable provenance attribution of ceramic sherds from the Aragonese workshops.

Observation of Pulsed γ-Rays Above 25 GeV from the Crab Pulsar with MAGIC

One fundamental question about pulsars concerns the mechanism of their pulsed electromagnetic emission. Measuring the high-end region of a pulsar's spectrum would shed light on this question. By developing a new electronic trigger, we lowered the threshold of the Major Atmospheric γ-ray Imaging Cherenkov (MAGIC) telescope to 25 giga-electron volts. In this configuration, we detected pulsed γ-rays from the Crab pulsar that were greater than 25 giga-electron volts, revealing a relatively high cutoff energy in the phase-averaged spectrum. This indicates that the emission occurs far out in the magnetosphere, hence excluding the polar-cap scenario as a possible explanation of our measurement. The high cutoff energy also challenges the slot-gap scenario.

Influence of the single-particle structure on the nuclear surface and the neutron skin

We analyze the influence of the single-particle structure on the neutron density distribution and the neutron skin in Ca, Ni, Zr, Sn, and Pb isotopes. The nucleon density distributions are calculated in the Hartree-Fock+BCS approach with the SLy4 Skyrme force. A close correlation is found between the quantum numbers of the valence neutrons and the changes in the position and the diffuseness of the nuclear surface, which in turn affect the neutron skin thickness. Neutrons in the valence orbitals with low principal quantum number and high angular momentum mainly displace the position of the neutron surface outwards, while neutrons with high principal quantum number and low angular momentum basically increase the diffuseness of the neutron surface. The impact of the valence shell neutrons on the tail of the neutron density distribution is discussed.

Clonació del gen de l'envolta de vih en el plàsmid pnl Δenv-Ren per la obtenció de recombinants

Estudi elaborat a partir d’una estada al Laboratori de Inmunopatología del SIDA del Dr Alcamí a l’Instituto de Salud Carlos III-Centro Nacional de Microbiologia, entre finals de desembre de 2006 i març de 2007. L’objectiu ha estat millorar la caracterització de l’envolta del VIH-1 mitjançant l’obtenció de virus recombinants, ja que això permet estudiar l’envolta viral tant genètica com fenotípicament. En aquest cas, s’ha estudiat l'envolta viral dels pacients sotmesos a vacunació terapèutica amb cèl•lules dendrítiques polsades amb virus autòlegs. Durant aquesta estada es realitza un aprenentatge profund de les tècniques adequades per a l'amplificació i clonatge del gen complet de l'envolta del VIH-1 (env), així com de l’obtenció de virus recombinants amb l’envolta del pacient i els corresponents assaigs de tropisme viral i neutralització sèrica. Aquesta metodologia empra el virus quimèric pNL4.3 delta_env Renilla, construït a partir del virus de referència NL4.3 i que té dues característiques importants: la primera és que conté un gen marcador Renilla, que a l’interior de les cèl•lules infectades té activitat luciferasa. La utilització del virus pNL4.3 delta_env Renilla en assaigs de neutralització presenta diversos avantatges front altres assaigs més convencionals, tant a nivell de sensibilitat i especificitat com d’estalvi de temps.

Determinació de la ubicació estructural dels ions Yb3+ i Nb3+ en Yb:RTP, Nb:RTP i (Nb,Yb):RTP

Estudi elaborat a partir d’una estada al Stony Brook University al juliol del 2006. El RbTiOPO4 (RTP) monocristal•lí és un material d' òptica no lineal molt rellevant i utilitzat en la tecnologia làser actual, químicament molt estable i amb unes propietats físiques molt destacades, entre elles destaquen els alts coeficients electro-òptics i l'alt llindar de dany òptic que presenta. En els últims anys s’està utilitzant tecnològicament en aplicacions d'òptica no lineal en general i electro-òptiques en particular. En alguns casos ja ha substituït, millorant prestacions, a materials tals com el KTP o el LNB(1). Dopant RTP amb ions lantànids (Ln3+) (2-4), el material es converteix en un material làser auto-doblador de freqüència, combinant les seves propietats no lineals amb les de matriu làser. El RTP genera radiació de segon harmònic (SHG) a partir d’un feix fonamental amb longituds d’ona inferiors a 990 nm, que és el límit que presenta el KTP.La determinació de la ubicació estructural i l’estudi de l'entorn local del ions actius làser és de fonamental importància per a la correcta interpretació de les propietats espectroscòpiques d’aquest material. Mesures de difracció de neutrons sobre mostra de pols cristal•lí mostren que els ions Nb5+ i Ln3+ només substitueixin posicions de Ti4+ (8-9). Estudis molt recents d'EPR (electron paramagnetic resonance) semblen indicar que quan la concentració d'ió Ln3+ es baixa, aquest ió presenta la tendència a substituir l'ió alcalí present a l'estructura (10).Després dels resultats obtinguts en el present treball a partir de la tècnica EXAFS a la instal•lació sincrotò del Brookhaven National Laboratory/State University of New York (Stony Brook) es pot concloure definitivament que els ions Nb s’ubiquen en la posició Ti (1) i que els ions Yb3+ es distribueixen paritariament en les dues posicions del Ti (1 i 2). Aquests resultats aporten una valuosa informació per a la correcta interpretació dels espectres, tant d’absorció com d’emissió, del material i per la avaluació dels paràmetres del seu comportament durant l'acció làser.

Emissió ràdio a baixa freqüència en fenòmens eruptius i en fonts esteses de raigs gamma d'alta i molt alta energia

La tasca investigadora presentada en aquesta memòria s'ha centrat en les fonts galàctiques de raigs gamma de molt alta energia LS I +61 303, HESS J1708-410 i HESS J1858+020. La primera és una binària de raigs gamma molt estudiada, formada per una estrella massiva i un objecte compacte. S'ha proposat un escenari on l'objecte compacte seria un púlsar jove, i la interacció del seu vent amb el vent de l'estrella generaria els raigs gamma. De totes formes, no s'ha detectat polsos procedents d'aquest putatiu púlsar. L'investigador va realitzar observacions en fase a 1280 MHz amb el radiotelescopi GMRT, sense trobar-hi polsos, cosa que implica un estricte límit superior de 0,38 mJy a la densitat mitjana de flux polsat en un putatiu púlsar amb un període major que 2 mil•lisegons en el sistema binari LS I +61 303. Per altra banda, HESS J1708-410 i HESS J1858+020 són dues fonts esteses de raigs gamma de molt alta energia de les quals no es coneix cap contrapart a d'altres longituds d'ona. L'investigador les va observar amb el GMRT, quatre vegades HESS J1708-410 (dues a 610 MHz i dues a 1400 MHz) i dues vegades HESS J1858+020 (una a cada freqüència). En les imatges realitzades amb aquestes dades no hi ha emissió estesa coincident amb les regions d'emissió de raigs gamma. HESS J1858+020 se solapa parcialment amb una font estesa que podria ser un SNR. De confirmar-se la falta de contrapartida ràdio de HESS J1708-410, estaríem parlant d'un accelerador hadrònic extraordinàriament eficient, d'una classe desconeguda fins ara.

Compositional data analysis in archaeometry

We shall call an n × p data matrix fully-compositional if the rows sum to a constant, and sub-compositional if the variables are a subset of a fully-compositional data set1. Such data occur widely in archaeometry, where it is common to determine the chemical composition of ceramic, glass, metal or other artefacts using techniques such as neutron activation analysis (NAA), inductively coupled plasma spectroscopy (ICPS), X-ray fluorescence analysis (XRF) etc. Interest often centres on whether there are distinct chemical groups within the data and whether, for example, these can be associated with different origins or manufacturing technologies

Funcionalització regioselectiva d'una cetona amb metal·lacarborans polianiònics

L’ús de metal·lacarborans en la síntesi de compostos polianiònics amb un alt contingut en bor i amb bons rendiments és un tema d’alt interès i estudi al grup de Síntesi Inorgànica i Catàlisi de l’ICMAB. Els metal·lacarborans presenten diverses aplicacions innovadores com la BNCT (Boron Neutron Capture Therapy),1 tractament d’aigües residuals,2 activitats catalítiques3 i com a agents dopants de membranes polimèriques conductores.4 Amb la perspectiva d’emprar clústers de bor per materials moleculars funcionalitzats, hem iniciat una investigació que busca la síntesi de productes híbrids amb múltiples elements electroactius (metal·lacarborans) i el grup funcional carbonil, que gràcies a la seva reactivitat coneguda ens permetrà aplicar les molècules sintetitzades a futures reaccions i aplicacions. Una de les condicions inicials plantejades en aquesta investigació és l’ús de productes químics assequibles i de gran disponibilitat, per tal de poder assegurar l’obtenció de precursors per a futures aplicacions amb bons rendiments i ràpids de sintetitzar. Per assolir aquest objectiu es van iniciar les investigacions amb la cetona més simple coneguda, l’acetona (CH3-CO-CH3) (pKa = 19.3) com a producte de partida. A partir de la reacció d’aquesta amb una base forta no nucleòfila es genera CH3-COCH2 (-). Si s’aconsegueix prevenir o minimitzar la reacció d’addició aldòlica, l’anió CH3- CO-CH2 (-) pot atacar nucleofílicament al carboni contigu al catió oxoni5 de la molècula de cobaltabisdicarballur dioxanat (cosà dioxanat), [3,3’-Co(8-(OCH2CH2)2-1,2- C2B9H10)(1’,2’-C2B9H11)], generant un derivat del cosà dioxanat que conté un grup carbonil. Aquest procediment pot ser repetit per introduir diverses unitats de metal·lacarborans (cosà, fesà, etc.), tot i que aquest procés presenta una gran dispersió de subproductes, fet que fa baixar el rendiment global i li resta interès. Un procediment molt més efectiu i que dóna un control de la regioselectivitat molt major dels centres electroactius incorporats és la síntesi acetoacètica (pKa H intercarbonílic = 10.7). Múltiples molècules homo i hetero polianiòniques amb metal·lacarborans han estat sintetitzades amb èxit en aquest treball, amb un control regioselectiu molt precís mitjançant aquest mètode sintètic, i caracteritzades per mètodes electroquímics.

Desarrollo de un método para acoplar arenos a metalacarboranos

El uso de metalacarboranos en la síntesis de compuestos aril-cobaltobis(dicarballuro) ha despertado un nuevo tema de interés y de estudio en el grupo de Síntesi Inorgànica i Catàlisi del ICMAB-CSIC. Los metalacarboranos presentan diversas aplicaciones innovadoras como la BNCT (Boron Neutron Capture Therapy), el tratamiento de aguas residuales, actividades catalíticas, como agentes dopantes en membranas poliméricas conductoras, y como integrantes en sensores potenciométricos, entre otros. El principal objetivo de este trabajo de investigación ha consistido en desarrollar un método de acoplamiento B–C sobre el anión sándwich [3,3’-Co-(1,2-C2B9H11)2]- para la formación de nuevos derivados aril-cobalto-bis(dicarballuro); éstos se han sintetizado por su posible capacidad fotoactiva. Este acoplamiento transcurre mediante una reacción de sustitución electrófila aromática (SEAr) sobre el anillo aromático o desde la óptica del metalacarborano, mediante una sustitución nucleófila inducida electrofilicamente (EINS). Dicha reacción requiere el uso de un ácido de Lewis como catalizador. El hecho que se haya utilizado AlCl3 como catalizador, hace que la reacción que se desarrolla en este trabajo recuerde de alguna manera a una reacción de Friedel-Crafts, pese a que la reacción está dirigida a la formación de un enlace B–C mediado por un ácido de Lewis. El principal problema de las reacciones de Friedel-Crafts es la elevada cantidad de areno que se precisa para llevar a cabo la reacción, debido a que el disolvente empleado puede actuar como fuente de electrófilos. El procedimiento empleado en nuestro caso utiliza el mesitileno como disolvente, el cual posee un gran impedimento estérico y un alto punto de ebullición. De esta manera, se puede realizar esta reacción utilizando entre 1.5 y 10 equivalentes de areno respecto al cobalto-bis(dicarballuro) sin que el disolvente actúe como reactivo. Se han estudiado y optimizado las condiciones experimentales para que el método sintético que genera el enlace B–C sea lo más universal posible para cualquier tipo de anillo aromático. Se han probado una gran diversidad de anillos aromáticos, desde anillos aromáticos fuertemente activados a los más desactivados, así como anillos aromáticos heterocíclicos. Finalmente, las condiciones de síntesis extraídas de este estudio son muy satisfactorias para los anillos activados probados y para los anillos débilmente desactivados. En cambio, para los arenos fuertemente desactivados, los rendimientos de la reacción han sido bajos. Por otro lado, las pruebas realizadas sobre los anillos heterocíclicos no han sido exitosas y no se ha producido el acoplamiento B–C.

Search for very high energy gamma-ray emission from pulsar-pulsar wind nebula systems with the MAGIC telescope

The MAGIC collaboration has searched for high-energy gamma-ray emission of some of the most promising pulsar candidates above an energy threshold of 50 GeV, an energy not reachable up to now by other ground-based instruments. Neither pulsed nor steady gamma-ray emission has been observed at energies of 100 GeV from the classical radio pulsars PSR J0205+6449 and PSR J2229+6114 (and their nebulae 3C58 and Boomerang, respectively) and the millisecond pulsar PSR J0218+4232. Here, we present the flux upper limits for these sources and discuss their implications in the context of current model predictions.

Structural characterization of laser-treated Cr3C2-NiCr coatings

The interconnected porosity of the Cr3C2-NiCr coatings obtained by high-velocity oxy fuel spraying is detrimental in corrosion and wear resistance applications. Laser treatments allow sealing of their surfaces through melting and resolidification of a thin superficial layer. A Nd:YAG laser beam was used to irradiate Cr3C2-NiCr coatings either in the continuous wave mode or at different repetition rates in the pulsed one. Results indicated that high peak and low mean laser irradiances are not good, since samples presented deep grooves and an extensive crack network. At low peak and higher mean laser irradiances the surface was molten, and only a few shallow cracks were observed. The interconnected porosity was completely eliminated in a layer up to 80 m thick, formed by large Cr7C3 grains imbedded in a NiCr matrix.