Magnetic moments of the low-lying J(P)=1/2(-), 3/2(-) Lambda resonances within the framework of the chiral quark model

The magnetic moments of the low-lying spin-parity J(P) = 1/2(-), 3/2(-) Lambda resonances, like, for example, Lambda(1405) 1/2(-), Lambda(1520) 3/2(-), as well as their transition magnetic moments, are calculated using the chiral quark model. The results found are compared with those obtained from the nonrelativistic quark model and those of unitary chiral theories, where some of these states are generated through the dynamics of two hadron coupled channels and their unitarization.

A rationale for long-lived quarks and leptons at the LHC: low energy flavour theory

In the framework of gauged flavour symmetries, new fermions in parity symmetric representations of the standard model are generically needed for the compensation of mixed anomalies. The key point is that their masses are also protected by flavour symmetries and some of them are expected to lie way below the flavour symmetry breaking scale(s), which has to occur many orders of magnitude above the electroweak scale to be compatible with the available data from flavour changing neutral currents and CP violation experiments. We argue that, actually, some of these fermions would plausibly get masses within the LHC range. If they are taken to be heavy quarks and leptons, in (bi)-fundamental representations of the standard model symmetries, their mixings with the light ones are strongly constrained to be very small by electroweak precision data. The alternative chosen here is to exactly forbid such mixings by breaking of flavour symmetries into an exact discrete symmetry, the so-called proton-hexality, primarily suggested to avoid proton decay. As a consequence of the large value needed for the flavour breaking scale, those heavy particles are long-lived and rather appropriate for the current and future searches at the LHC for quasi-stable hadrons and leptons. In fact, the LHC experiments have already started to look for them.

New measurement of the B-11(p,alpha(0))Be-8 bare-nucleus S(E) factor via the Trojan horse method

A new measurement of the B-11(p,alpha(0))Be-8 has been performed applying the Trojan horse method (THM) to the H-2(B-11,alpha Be-8(0))n quasi-free reaction induced at a laboratory energy of 27 MeV. The astrophysical S(E) factor has been extracted from similar to 600 keV down to zero energy by means of an improved data analysis technique and it has been compared with direct data available in the literature. The range investigated here overlaps with the energy region of the light element LiBeB stellar burning and with that of future aneutronic fusion power plants using the B-11+p fuel cycle. The new investigation described here confirms the preliminary results obtained in the recent TH works. The origin of the discrepancy between the direct estimate of the B-11(p,alpha(0))Be-8 S(E)-factor at zero energy and that from a previous THM investigation is quantitatively corroborated. The results obtained here support, within the experimental uncertainties, the low-energy S(E)-factor extrapolation and the value of the electron screening potential deduced from direct measurements.

Cross sections and double-helicity asymmetries of midrapidity inclusive charged hadrons in p plus p collisions at root s = 62.4 GeV

Unpolarized cross sections and double-helicity asymmetries of single-inclusive positive and negative charged hadrons at midrapidity from p + p collisions at root s = 62.4 GeV are presented. The PHENIX measurement of the cross sections for 1.0 < p(T) < 4.5 GeV/c are consistent with perturbative QCD calculations at next-to-leading order in the strong-coupling constant, alpha(s). Resummed pQCD calculations including terms with next-to-leading-log accuracy, yielding reduced theoretical uncertainties, also agree with the data. The double-helicity asymmetry, sensitive at leading order to the gluon polarization in a momentum-fraction range of 0.05 less than or similar to x(gluon) less than or similar to 0.2, is consistent with recent global parametrizations disfavoring large gluon polarization.

QUASI-TOPOLOGICAL QUANTUM FIELD THEORIES AND Z(2) LATTICE GAUGE THEORIES

We consider a two-parameter family of Z(2) gauge theories on a lattice discretization T(M) of a three-manifold M and its relation to topological field theories. Familiar models such as the spin-gauge model are curves on a parameter space Gamma. We show that there is a region Gamma(0) subset of Gamma where the partition function and the expectation value h < W-R(gamma)> i of the Wilson loop can be exactly computed. Depending on the point of Gamma(0), the model behaves as topological or quasi-topological. The partition function is, up to a scaling factor, a topological number of M. The Wilson loop on the other hand, does not depend on the topology of gamma. However, for a subset of Gamma(0), < W-R(gamma)> depends on the size of gamma and follows a discrete version of an area law. At the zero temperature limit, the spin-gauge model approaches the topological and the quasi-topological regions depending on the sign of the coupling constant.

THE ROLE OF DARK MATTER INTERACTION IN GALAXY CLUSTERS

We consider a toy del to analyze the consequences of dark matter interaction with a dark energy background on the overall rotation of galaxy clusters and the misalignment between their dark matter and baryon distributions when compared to ACDM predictions. The interaction parameters are found via a genetic algorithm search. The results obtained suggest that interaction is a basic phenomenon whose effects are detectable even in simple models of galactic dynamics.

The alpha-cluster model applied to 74Ge.

There are few studies using cluster models in the nuclei around the intermediate and heavy mass regions. The alpha-cluster model is based on the interaction between an alpha particle and a nucleus chosen as a core. This model can be applied to nuclear system where alpha-cluster stability is expected and the application in light and intermediate mass nuclei was able to give consistent descriptions of experimental data.

Untersuchungen zu ionenchemischen Reaktionen und Mobilitätsmessungen an schweren Elementen in einer Puffergaszelle

Untersuchungen zu ionenchemischen Reaktionen und Mobilitätsmessungen an schweren Elementen in einer Puffergaszelle Die vorgelegte Arbeit beschreibt vorbereitende Untersuchungen zu ionenchemischen Reaktionen und Mobilitätsmessungen schwerer Elemente (Z>100) in einer mit Argon gefüllten Puffergaszelle. Dazu wurden am Element Erbium (Z=68), dem chemischen Homolog von Fermium (Z=100), zunächst in einem Fourier-Transformations-Massenspektrometer (FT/MS) Reaktionen mit Sauerstoff (O₂), Methan (CH₄) und Butylen (C₄H₈) untersucht und deren Reaktionskonstanten zu k(Er+O2)=(3,6±0,3)•10^-10cm³/s, k(Er+C4H8)=(1,3±0,1)•10^-10cm³/s gemessen. Für die Reaktion Er⁺+CH₄ wurde eine Obergrenze der Reaktionskonstante von k(Er+CH4)?,3•10^-15cm³/s bestimmt. Dieselben Reaktionen wurden anschließend in einer mit 60 mbar Argon gefüllten Puffergaszelle am Tandembeschleuniger des Max-Planck-Instituts für Kernphysik in Heidelberg studiert.Das in die Zelle eingeschossene Erbium wurde nach der Thermalisierung in einem zweistufigen Laserprozess resonant ionisiert. Diese Messungen führten zu gleichen Ergebnissen wie die FT/MS-Messungen (k(Er+O2)=3,3±0,4)•10^-10cm³/s, k(Er+CH4)?2•10^-17cm³/s). Die Reaktion von Erbium mit Butylen wurde ebenfalls beobachtet, eine Reaktionskonstante konnte jedoch nicht bestimmt werden. Die Reaktion von Erbium mit Sauerstoff wurde auch mit den direkt in die Puffergaszelle eingeschossenen Ionen ohne Laserionisation untersucht. Eine reproduzierbare Reaktionskonstante konnte nicht bestimmt werden, mögliche Ursachen werden diskutiert.Aus der Driftzeit der Ionen im Puffergas können Ionenmobilitäten bestimmt werden. Dies erlaubt Rückschlüsse auf die Ionenradien und damit auch auf Bindungslängen in Molekülen. Zwischen Plutonium und Americium wurde bei einer Driftzeit von (1,88±0,01) ms ein Driftzeitunterschied von (0,07±0,02) ms gemessen und daraus eine relative Verringerung des Ionenradius von Americium gegenüber dem von Plutonium um (3,1±1,3)% bestimmt. Relativistische Rechnungen sagen für den atomaren Radius von Americium gegenüber Plutonium eine Kontraktion in gleicher Größenordnung voraus; für Ionenradien existieren zur Zeit noch keine Rechnungen. Aus den gemessenen Driftzeiten des Plutoniums von (1,85±0,01) ms und Plutoniumoxids von (2,38±0,01) ms wurde eine Zunahme des Ionenradius des Plutoniumoxids gegenüber dem Plutonium um (28±2)% bestimmt.Außerdem wurden Reaktionen von Ruthenium (Z=44) und Osmium (Z=76), beides chemische Homologe von Hassium (Z=108), mit Sauerstoff in der FT/MS-Apparatur untersucht, mit dem Ziel widersprüchliche Messungen der Reaktionskonstanten aufzuklären.

Experimental investigation of the reactions 25 Mg(alpha,n)28 Si, 26 Mg(alpha,n)29 Si, 18 O(alpha,n)21 Ne and their impact on stellar nucleosynthesis

In der vorliegenden Dissertation werden die Kernreaktionen 25Mg(alpha,n)28Si, 26Mg(alpha,n)29Si und 18O(alpha,n)21Ne im astrophysikalisch interessanten Energiebereich von E alpha = 1000 keV bis E alpha = 2450 keV untersucht.rnrnDie Experimente wurden am Nuclear Structure Laboratory der University of Notre Dame (USA) mit dem vor Ort befindlichen Van-de-Graaff Beschleuniger KN durchgeführt. Hierbei wurden Festkörpertargets mit evaporiertem Magnesium oder anodisiertem Sauerstoff mit alpha-Teilchen beschossen und die freigesetzten Neutronen untersucht. Zum Nachweis der freigesetzten Neutronen wurde mit Hilfe von Computersimulationen ein Neutrondetektor basierend auf rn3He-Zählrohren konstruiert. Weiterhin wurden aufgrund des verstärkten Auftretens von Hintergrundreaktionen verschiedene Methoden zur Datenanalyse angewendet.rnrnAbschliessend wird mit Hilfe von Netzwerkrechnungen der Einfluss der Reaktionen 25Mg(alpha,n)28Si, 26Mg(alpha,n)29Si und 18O(alpha,n)21Ne auf die stellare Nukleosynthese untersucht.rn

Feasibility studies for accessing nucleon structure observables with the PANDA experiment at the future FAIR facility

The availability of a high-intensity antiproton beam with momentum up to 15,GeV/c at the future FAIR will open a unique opportunity to investigate wide areas of nuclear physics with the $overline{P}$ANDA (anti{$overline{P}$}roton ANnihilations at DArmstadt) detector. Part of these investigations concern the Electromagnetic Form Factors of the proton in the time-like region and the study of the Transition Distribution Amplitudes, for which feasibility studies have been performed in this Thesis. rnMoreover, simulations to study the efficiency and the energy resolution of the backward endcap of the electromagnetic calorimeter of $overline{P}$ANDA are presented. This detector is crucial especially for the reconstruction of processes like $bar pprightarrow e^+ e^- pi^0$, investigated in this work. Different arrangements of dead material were studied. The results show that both, the efficiency and the energy resolution of the backward endcap of the electromagnetic calorimeter fullfill the requirements for the detection of backward particles, and that this detector is necessary for the reconstruction of the channels of interest. rnrnThe study of the annihilation channel $bar pprightarrow e^+ e^-$ will improve the knowledge of the Electromagnetic Form Factors in the time-like region, and will help to understand their connection with the Electromagnetic Form Factors in the space-like region. In this Thesis the feasibility of a measurement of the $bar pprightarrow e^+ e^-$ cross section with $overline{P}$ANDA is studied using Monte-Carlo simulations. The major background channel $bar pprightarrow pi^+ pi^-$ is taken into account. The results show a $10^9$ background suppression factor, which assure a sufficiently clean signal with less than 0.1% background contamination. The signal can be measured with an efficiency greater than 30% up to $s=14$,(GeV/c)$^2$. The Electromagnetic Form Factors are extracted from the reconstructed signal and corrected angular distribution. Above this $s$ limit, the low cross section will not allow the direct extraction of the Electromagnetic Form Factors. However, the total cross section can still be measured and an extraction of the Electromagnetic Form Factors is possible considering certain assumptions on the ratio between the electric and magnetic contributions.rnrnThe Transition Distribution Amplitudes are new non-perturbative objects describing the transition between a baryon and a meson. They are accessible in hard exclusive processes like $bar pprightarrow e^+ e^- pi^0$. The study of this process with $overline{P}$ANDA will test the Transition Distribution Amplitudes approach. This work includes a feasibility study for measuring this channel with $overline{P}$ANDA. The main background reaction is here $bar pprightarrow pi^+ pi^- pi^0$. A background suppression factor of $10^8$ has been achieved while keeping a signal efficiency above 20%.rnrnrnPart of this work has been published in the European Physics Journal A 44, 373-384 (2010).rn

Measurement of ttbar production differential cross section at \sqrt{s}=8 TeV at ATLAS

Top quark studies play an important role in the physics program of the Large Hadron Collider (LHC). The energy and luminosity reached allow the acquisition of a large amount of data especially in kinematic regions never studied before. In this thesis is presented the measurement of the ttbar production differential cross section on data collected by ATLAS in 2012 in proton proton collisions at \sqrt{s} = 8 TeV, corresponding to an integrated luminosity of 20.3 fb^{−1}. The measurement is performed for ttbar events in the semileptonic channel where the hadronically decaying top quark has a transverse momentum above 300 GeV. The hadronic top quark decay is reconstructed as a single large radius jet and identified using jet substructure properties. The final differential cross section result has been compared with several theoretical distributions obtaining a discrepancy of about the 25% between data and predictions, depending on the MC generator. Furthermore the kinematic distributions of the ttbar production process are very sensitive to the choice of the parton distribution function (PDF) set used in the simulations and could provide constraints on gluons PDF. In particular in this thesis is performed a systematic study on the PDF of the protons, varying several PDF sets and checking which one better describes the experimental distributions. The boosted techniques applied in this measurement will be fundamental in the next data taking at \sqrt{s}=13 TeV when will be produced a large amount of heavy particles with high momentum.

Strahlungsinduzierte Mukositis als Risiko der Raumfahrt : Modelluntersuchungen an Röntgen- und Schwerionen-bestrahlten organotypischen Mundschleimhaut-Modellen

Während ausgedehnter Weltraumflüge zum Mond und Mars wäre die Besatzung eines Raumschiffs dicht ionisierender Schwerionenstrahlung, der sogenannten kosmischen Strahlung, ausgesetzt. Da bei vielen Krebspatienten die orale Mukositis als eine gravierende Nebenwirkung bei der herkömmlichen Strahlentherapie auftritt, könnte diese Erkrankung ein medizinisches Problem während ausgedehnter Weltraumflüge darstellen. Allerdings liegen bislang keine Untersuchungen über eine mögliche Mukositis-induzierte Wirkung von Schwerionenstrahlung vor. Um das Risiko strahlungsinduzierter oraler Mukositis durch kosmische Strahlung abzuschätzen, wurden dreidimensionale organotypische Mundschleimhaut-Modelle 12C Schwerionen- bzw. Röntgenstrahlung ausgesetzt und nach definierten Inkubationszeiten kryokonserviert. Aus dem Material wurden Kryoschnitte gefertigt, mit denen anschließend histologische und immunhistologische Fluoreszenzfärbungen zum Nachweis von zum Beispiel Kompaktheitsverlust, Doppelstrangbrüchen der DNA und NF-κB-Aktivierung durchgeführt wurden. Die Ausschüttung von Tumornekrosefaktor α, Interleukin 1β, Interleukin 6 und Interleukin 8 wurde in Probenüberständen mittels ELISA analysiert. Das Hauptaugenmerk dieser Studie lag dabei auf den frühen durch Strahlung verursachten Effekten. rnIm Rahmen dieser Dissertation wurde ein dreidimensionales Mundschleimhaut-Modell etabliert, das verglichen mit humaner Mundschleimhaut viele organotypische Differenzierungsmarker und in vivo-ähnliche Reaktionen auf bestimmte Reize zeigte. Nach einer Bestrahlung mit schweren Kohlenstoffionen bzw. mit Röntgenstrahlung wurden strahlungsinduzierte Effekte auf mehreren Ebenen detektiert. Bereits 1 h nach Bestrahlung konnten dosisabhängig vermehrte Doppelstrangbrüche in der DNA detektiert werden, wobei bei gleicher Dosis Schwerionenstrahlung im Durchschnitt doppelt so viele DSB verursachte wie Röntgenstrahlung. Das Mundschleimhaut-Modell reagierte auf beide Strahlungsarten mit einer Aktivierung des Transkriptionsfaktors NF-κB p50, wobei Röntgenstrahlung diese Aktivierung früher induzierte als Schwerionen. Eine strahlungsinduzierte Aktivierung von NF-κB p65 wurde in den organotypischen Kulturen zu den untersuchten Zeitpunkten nicht beobachtet. Im Vergleich zu nicht bestrahlten Kulturen waren die Konzentrationen von Interleukin 6 und Interleukin 8 unabhängig von der Strahlungsqualität nach Bestrahlung signifikant erhöht. Interleukin-1β dagegen wurde nur nach Röntgenbestrahlung signifikant vermehrt ausgeschüttet. In Schwerionen-bestrahlten Proben wurden zwar tendenziell höhere Konzentrationen beobachtet, statistische Signifikanzen ergaben sich aber nicht. Die Analysen zur TNF-α- und IFN-γ-Ausschüttung in bestrahlten organotypischen Kulturen ergaben innerhalb des gewählten Beobachtungszeitraums von 48 h keine strahlungsinduzierten Effekte. Bei den Untersuchungen der Proliferation in den Zellen der bestrahlten organotypischen Kulturen wurde bereits 24 h nach Röntgenstrahlung und 3 Tage nach Schwerionenstrahlung eine deutliche verminderte Proliferation beobachtet. Des Weiteren zeigte das Mundschleimhaut-Modell unabhängig von Strahlungsqualitäten einen eindeutigen Verlust in der Zellintegrität und daraus resultierenden Kompaktheitsverlust des Gewebes, was in der in vivo-Situation wahrscheinlich einer Gewebedegeneration entspricht. rnNach Bestrahlung mit sowohl Röntgenstrahlung als auch schweren Ionen wurden im gewählten Mukosa-Modell innerhalb von 48 h nach Behandlung strahlungsinduzierte proinflammatorische Marker eindeutig und reproduzierbar detektiert. Dies deutet darauf hin, dass während langer extraterrestrischer Expeditionen das Risiko der oralen Mukositis einkalkuliert und mit den daraus folgenden Konsequenzen gerechnet werden muss.rn

Analysis of the 207Bi, 194Hg/Au and 173Lu distribution in the irradiated MEGAPIE target

Samples obtained from different locations within the prototype liquid metal spallation target MEGAPIE irradiated in 2006 at PSI were analysed using γ-spectrometry. A variety of radionuclides formed by reaction of the target material, lead–bismuth eutectic (LBE), with the proton beam and secondary particles were identified. While nuclides representing the target material itself (207Bi) and nuclides of noble metals were found in LBE samples throughout the target, nuclides of electropositive metals were found to be quantitatively deposited on free surfaces and material interfaces within the target system. This behaviour is analysed in more detail based on results obtained for three nuclides representing groups of elements with distinct chemical behaviour, namely 207Bi, 194Hg/Au and 173Lu. Quantitative analysis results are given and compared with predictions obtained using nuclear physics calculations for those nuclides showing rather homogeneous distribution within the target. Possible reasons for the separation of radionuclides from the liquid metal and their deposition on surfaces are given, and consequences arising for nuclear facilities utilizing liquid metals are discussed.

Measurement of long-range pseudorapidity correlations and azimuthal harmonics in √s_NN=5.02 TeV proton-lead collisions with the ATLAS detector

Measurements of two-particle correlation functions and the first five azimuthal harmonics, v 1 to v 5 , are presented, using 28 nb −1 of p+Pb collisions at a nucleon-nucleon center-of-mass energy of √s NN=5.02 TeV measured with the ATLAS detector at the LHC. Significant long-range “ridgelike” correlations are observed for pairs with small relative azimuthal angle (|Δϕ|<π/3 ) and back-to-back pairs (|Δϕ|>2π/3 ) over the transverse momentum range 0.4

4 GeV. The v 2 (p T ) , v 3 (p T ) , and v 4 (p T ) are compared to the v n coefficients in Pb+Pb collisions at √s NN=2.76 TeV with similar event multiplicities. Reasonable agreement is observed after accounting for the difference in the average p T of particles produced in the two collision systems.