Observational Constraints on the Catastrophic Disruption Rate of Small Main Belt Asteroids

We have calculated 90% confidence limits on the steady-state rate of catastrophic disruptions of main belt asteroids in terms of the absolute magnitude at which one catastrophic disruption occurs per year  as a function of the post-disruption increase in brightness (Δm) and subsequent brightness decay rate (τ  ). The confidence limits were calculated using the brightest unknown main belt asteroid (V=18.5) detected with the Pan-STARRS1 (Pan-STARRS1) telescope. We measured the Pan-STARRS1’s catastrophic disruption detection efficiency over a 453-day interval using the Pan-STARRS moving object processing system (MOPS) and a simple model for the catastrophic disruption event’s photometric behavior in a small aperture centered on the catastrophic disruption event. We then calculated the  contours in the ranges from  and  encompassing measured values from known cratering and disruption events and our model’s predictions. Our simplistic catastrophic disruption model suggests that  and  which would imply that H_0≳28—strongly inconsistent withH_{0,B2005=23.26±0.02} predicted by Bottke et al. (Bottke, W.F., Durda, D.D., Nesvorný, D., Jedicke, R., Morbidelli, A., Vokrouhlický, D., Levison, H.F. [2005]. Icarus, 179, 63–94.) using purely collisional models. However, if we assume that H_0=H0,B2005 our results constrain , inconsistent with our simplistic impact-generated catastrophic disruption model. We postulate that the solution to the discrepancy is that >99% of main belt catastrophic disruptions in the size range to which this study was sensitive (∼100 m) are not impact-generated, but are instead due to fainter rotational breakups, of which the recent discoveries of disrupted asteroids P/2013 P5 and P/2013 R3 are probable examples. We estimate that current and upcoming asteroid surveys may discover up to 10 catastrophic disruptions/year brighter than V=18.5.

A Bayesian method for detecting stellar flares

We present a Bayesian-odds-ratio-based algorithm for detecting stellar flares in light-curve data. We assume flares are described by a model in which there is a rapid rise with a half-Gaussian profile, followed by an exponential decay. Our signal model also contains a polynomial background model required to fit underlying light-curve variations in the data, which could otherwise partially mimic a flare. We characterize the false alarm probability and efficiency of this method under the assumption that any unmodelled noise in the data is Gaussian, and compare it with a simpler thresholding method based on that used in Walkowicz et al. We find our method has a significant increase in detection efficiency for low signal-to-noise ratio (S/N) flares. For a conservative false alarm probability our method can detect 95 per cent of flares with S/N less than 20, as compared to S/N of 25 for the simpler method. We also test how well the assumption of Gaussian noise holds by applying the method to a selection of 'quiet' Kepler stars. As an example we have applied our method to a selection of stars in Kepler Quarter 1 data. The method finds 687 flaring stars with a total of 1873 flares after vetos have been applied. For these flares we have made preliminary characterizations of their durations and and S/N.

The main-belt comets: The Pan-STARRS1 perspective

We analyze a set of 760 475 observations of 333 026 unique main-belt objects obtained by the Pan-STARRS1(PS1) survey telescope between 2012 May 20 and 2013 November 9, a period during which PS1 discoveredtwo main-belt comets, P/2012 T1 (PANSTARRS) and P/2013 R3 (Catalina-PANSTARRS). PS1 cometdetection procedures currently consist of the comparison of the point spread functions (PSFs) of movingobjects to those of reference stars, and the flagging of objects that show anomalously large radial PSFwidths for human evaluation and possible observational follow-up. Based on the number of missed discoveryopportunities among comets discovered by other observers, we estimate an upper limit comet discoveryefficiency rate of 70% for PS1. Additional analyses that could improve comet discovery yields infuture surveys include linear PSF analysis, modeling of trailed stellar PSFs for comparison to trailed movingobject PSFs, searches for azimuthally localized activity, comparison of point-source-optimized photometryto extended-source-optimized photometry, searches for photometric excesses in objects withknown absolute magnitudes, and crowd-sourcing. Analysis of the discovery statistics of the PS1 surveyindicates an expected fraction of 59 MBCs per 106 outer main-belt asteroids (corresponding to a totalexpected population of 140 MBCs among the outer main-belt asteroid population with absolute magnitudesof 12 < HV < 19:5), and a 95% confidence upper limit of 96 MBCs per 106 outer main-belt asteroids(corresponding to a total of 230 MBCs), assuming a detection efficiency of 50%. We note howeverthat significantly more sensitive future surveys (particularly those utilizing larger aperture telescopes)could detect many more MBCs than estimated here. Examination of the orbital element distribution ofall known MBCs reveals an excess of high eccentricities (0:1 < e < 0:3) relative to the background asteroidpopulation. Theoretical calculations show that, given these eccentricities, the sublimation rate for atypical MBC is orders of magnitude larger at perihelion than at aphelion, providing a plausible physicalexplanation for the observed behavior of MBCs peaking in observed activity strength near perihelion.These results indicate that the overall rate of mantle growth should be slow, consistent with observationalevidence that MBC activity can be sustained over multiple orbit passages.

Rapidly Evolving and Luminous Transients from Pan-STARRS1

In the past decade, several rapidly evolving transients have been discovered whose timescales and luminosities are not easily explained by traditional supernovae (SNe) models. The sample size of these objects has remained small due, at least in part, to the challenges of detecting short timescale transients with traditional survey cadences. Here we present the results from a search within the Pan-STARRS1 Medium Deep Survey (PS1-MDS) for rapidly evolving and luminous transients. We identify 10 new transients with a time above half-maximum (t_1/2) of less than 12 days and -16.5 > M > -20 mag. This increases the number of known events in this region of SN phase space by roughly a factor of three. The median redshift of the PS1-MDS sample is z = 0.275 and they all exploded in star-forming galaxies. In general, the transients possess faster rise than decline timescale and blue colors at maximum light (g_P1-rP1 ≲ -0.2). Best-fit blackbodies reveal photospheric temperatures/radii that expand/cool with time and explosion spectra taken near maximum light are dominated by a blue continuum, consistent with a hot, optically thick, ejecta. We find it difficult to reconcile the short timescale, high peak luminosity (L > 10⁴³erg s^-1), and lack of UV line blanketing observed in many of these transients with an explosion powered mainly by the radioactive decay of ⁵⁶Ni. Rather, we find that many are consistent with either (1) cooling envelope emission from the explosion of a star with a low-mass extended envelope that ejected very little (<0.03 M) radioactive material, or (2) a shock breakout within a dense, optically thick, wind surrounding the progenitor star. After calculating the detection efficiency for objects with rapid timescales in the PS1-MDS we find a volumetric rate of 4800-8000 events yr^-1Gpc^-3(4%-7% of the core-collapse SN rate at z = 0.2).

Development of a single photon counting computed tomography system using MPGDs

The development of computed tomography systems with energy resolving detectors is a current challenge in medical physics and biomedical engineering. A computed tomography system of this kind allows getting complementary informations relatively to conventional systems, that can help the medical diagnosis, being of great interest in medicine. The work described in this thesis is related to the development of a computed tomography system using micropattern gaseous detectors, which allow storing, simultaneously, information about the interaction position and the energy of each single photon that interacts with the detector. This kind of detectors has other advantages concerning the cost and characteristics of operation when compared with solid state detectors. Tomographic acquisitions were performed using a MicroHole & Strip Plate based detector, which allowed reconstructing cross-sectional images using energy windows, applying the energy weighting technique and performing multi-slice and tri-dimensional reconstructions. The contrast-to-noise ratio was improved by 31% by applying the energy weighting technique, comparing with the corresponding image obtained with the current medical systems. A prototype of a computed tomography with flexibility to change the detector was developed, making it possible to apply different detectors based on Thick-COBRA. Several images acquired with these detectors are presented and demonstrate their applicability in X-ray imaging. When operating in NeCH4, the detector allowed a charge gain of 8 104, an energy resolution of 20% (full width at half maximum at 8 keV), a count rate of 1 106 Hz/mm2, a very stable operation (gain fluctuations below 5%) and a spacial resolution of 1.2 mm for an energy photon of 3.6 keV. Operating the detector in pure Kr allowed increasing the detection efficiency and achieving a charge gain of 2 104, an energy resolution of 32% (full width at half maximum at 22 keV), a count rate of 1 105 Hz/mm2, very stable operation and a spatial resolution of 500 m. The software already existing in the group was improved and tools to correct geometric misalignments of the system were also developed. The reconstructions obtained after geometrical correction are free of artefacts due to the referred misalignments.

Étude des collisions proton-proton dans l’expérience ATLAS avec les détecteurs ATLAS-MPX

Les seize détecteurs MPX constituant le réseau ATLAS-MPX ont été placés à différentes positions dans le détecteur ATLAS et sa averne au CERN dans le but de mesurer en emps réel les champs de radiation produits ar des particules primaires (protons des faisceaux) et des particules secondaires (kaons, pions, g, protons) issues des collisions proton-proton. Des films de polyéthylène (PE) et de fluorure de lithium (6LiF) recouvrent les détecteurs afin d’augmenter leur sensibilité aux neutrons produits par les particules primaires et secondaires interagissant avec les matériaux présents dans l’environnement d’ATLAS. La reconnaissance des traces laissées par les particules dans un détecteur ATLAS-MPX se fait à partir des algorithmes du logiciel MAFalda (“Medipix Analysis Framework”) basé sur les librairies et le logiciel d’analyse de données ROOT. Une étude sur le taux d’identifications erronées et le chevauchement d’amas a été faite en reconstruisant les activités des sources 106Ru et 137Cs. L’efficacité de détection des neutrons rapides a été mesurée à l’aide des sources 252Cf et 241AmBe (neutrons d’énergie moyenne de 2.13 et 4.08 MeV respectivement). La moyenne des efficacités de détection mesurées pour les neutrons produits par les sources 252C f et 241AmBe a été calculée pour les convertisseurs 6LiF et PE et donnent (0.8580 ± 0.1490)% et (0.0254 ± 0.0031)% pour LiF et (0.0510 ± 0.0061)% et (0.0591 ± 0.0063)% pour PE à bas et à haut seuil d’énergie respectivement. Une simulation du calcul de l’efficacité de détection des neutrons dans le détecteur MPX a été réalisée avec le logiciel GEANT4. Des données MPX correspondant aux collisions proton-proton à 2.4 TeV et à 7 TeV dans le centre de masse ont été analysées. Les flux détectés d’électrons et de photons sont particulièrement élevés dans les détecteurs MPX01 et MPX14 car ils sont plus près du point de collision. Des flux de neutrons ont été estimés en utilisant les efficacités de détection mesurées. Une corrélation avec la luminosité du LHC a été établie et on prédit que pour les collisions à 14 TeV dans le centre de masse et avec une luminosité de 10^34 cm-1*s-1 il y aura environ 5.1x10^8 ± 1.5x10^7 et 1.6x10^9 ± 6.3x10^7 particules détectées par les détecteurs MPX01 et MPX14 respectivement.

Effets de rayonnement sur les détecteurs au silicium à pixels du détecteur ATLAS

Thèse numérisée par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal

Mesure des champs de radiation dans le détecteur ATLAS et sa caverne avec les détecteurs au silicium à pixels ATLAS-MPX

Les collisions proton-proton produites par le LHC imposent un environnement radiatif hostile au détecteur ATLAS. Afin de quantifier les effets de cet environnement sur la performance du détecteur et la sécurité du personnel, plusieurs simulations Monte Carlo ont été réalisées. Toutefois, la mesure directe est indispensable pour suivre les taux de radiation dans ATLAS et aussi pour vérifier les prédictions des simulations. À cette fin, seize détecteurs ATLAS-MPX ont été installés à différents endroits dans les zones expérimentale et technique d'ATLAS. Ils sont composés d'un détecteur au silicium à pixels appelé MPX dont la surface active est partiellement recouverte de convertisseurs de neutrons thermiques, lents et rapides. Les détecteurs ATLAS-MPX mesurent en temps réel les champs de radiation en enregistrant les traces des particules détectées sous forme d'images matricielles. L'analyse des images acquises permet d'identifier les types des particules détectées à partir des formes de leurs traces. Dans ce but, un logiciel de reconnaissance de formes appelé MAFalda a été conçu. Étant donné que les traces des particules fortement ionisantes sont influencées par le partage de charge entre pixels adjacents, un modèle semi-empirique décrivant cet effet a été développé. Grâce à ce modèle, l'énergie des particules fortement ionisantes peut être estimée à partir de la taille de leurs traces. Les convertisseurs de neutrons qui couvrent chaque détecteur ATLAS-MPX forment six régions différentes. L'efficacité de chaque région à détecter les neutrons thermiques, lents et rapides a été déterminée par des mesures d'étalonnage avec des sources connues. L'étude de la réponse des détecteurs ATLAS-MPX à la radiation produite par les collisions frontales de protons à 7TeV dans le centre de masse a montré que le nombre de traces enregistrées est proportionnel à la luminosité du LHC. Ce résultat permet d'utiliser les détecteurs ATLAS-MPX comme moniteurs de luminosité. La méthode proposée pour mesurer et étalonner la luminosité absolue avec ces détecteurs est celle de van der Meer qui est basée sur les paramètres des faisceaux du LHC. Vu la corrélation entre la réponse des détecteurs ATLAS-MPX et la luminosité, les taux de radiation mesurés sont exprimés en termes de fluences de différents types de particules par unité de luminosité intégrée. Un écart significatif a été obtenu en comparant ces fluences avec celles prédites par GCALOR qui est l'une des simulations Monte Carlo du détecteur ATLAS. Par ailleurs, les mesures effectuées après l'arrêt des collisions proton-proton ont montré que les détecteurs ATLAS-MPX permettent d'observer la désintégration des isotopes radioactifs générés au cours des collisions. L'activation résiduelle des matériaux d'ATLAS peut être mesurée avec ces détecteurs grâce à un étalonnage en équivalent de dose ambiant.

Dogs can detect scat samples more efficiently than humans: an experiment in a continuous Atlantic Forest remnant

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Comparação entre dois métodos de detecção de DNA de papilomavírus humano em carcinoma epidermoide de lábio

Introdução: Recentemente o papilomavírus humano (HPV) tem sido associado à carcinogênese oral. A metodologia empregada na detecção do vírus é uma das maiores causas observadas da grande variabilidade nas taxas de detecção do HPV. Objetivo: Este estudo comparou a sensibilidade de detecção do DNA do HPV em casos de carcinoma epidermoide de lábio utilizando a amplificação do DNA viral por reação em cadeia da polimerase (PCR) ou nPCR. Material e método: Foram utilizadas 33 amostras provenientes de casos de carcinoma epidermoide de lábio. Para as extrações do DNA utilizou-se o sistema QIAamp DNA Mini Kit. Como controle interno utilizou-se o gene da b-globina. Das 33 amostras iniciais, 30 foram positivas para o gene b-globina, sendo utilizadas para detectar o DNA viral. Comparou-se a amplificação do DNA viral pelos métodos da PCR com os oligonucleotídeos MY09/MY11 e nPCR, empregando-se os pares de oligonucleotídeos iniciadores MY09/MY11 e, na segunda etapa, o par GP5+/GP6+. O controle positivo para a presença do DNA do HPV utilizado foi a linhagem de células HeLa e, como controle negativo, a mistura de amplificação sem DNA. A análise dos produtos de PCR e nPCR para HPV foi realizada por eletroforese em gel de poliacrilamida a 8%. Resultados: Utilizando-se o método da PCR, a amplificação do DNA do HPV foi constatada em dois casos. Com a nPCR foi verificada presença de DNA viral em 13 das 30 amostras. Conclusão: Com a utilização da nPCR, a detecção do HPV nos casos estudados aumentou mais de seis vezes.

Performance study of the CMS barrel resistive plate chambers with cosmic rays

In October and November 2008, the CMS collaboration conducted a programme of cosmic ray data taking, which has recorded about 270 million events. The Resistive Plate Chamber system, which is part of the CMS muon detection system, was successfully operated in the full barrel. More than 98% of the channels were operational during the exercise with typical detection efficiency of 90%. In this paper, the performance of the detector during these dedicated runs is reported. © 2010 IOP Publishing Ltd and SISSA.

Modelagem de sistemas de detecção de descargas atmosféricas na Amazônia

As descargas atmosféricas representam um dos maiores fatores de riscos para o setor elétrico, especialmente na Amazônia, uma região do mundo identificada com altas densidades de ocorrências e picos de corrente de raios. Nesse contexto, a rede STARNET (Sferics Timing And Ranging NETwork), único sistema de detecção de descargas elétricas atmosféricas, terrestre, gratuito, e contínuo, cobrindo toda a região Amazônica, foi escolhido para a geração de padrões de descargas atmosféricas necessários a otimização dos sistemas de proteção das linhas de transmissão por meio de sistema de monitoramento de descargas atmosféricas. Contudo, o funcionamento intermitente, observado nos diagramas operacionais das várias estações da rede STARNET, afeta o desempenho global do sistema, em especial a eficiência de detecção. Por isso, foi desenvolvido um modelo de uniformização dos dados de descargas atmosféricas em função da configuração da rede (número e localização dos sensores em operação), no objetivo final de editar mapas de índice ceráunico e densidades de raios confiáveis. Existem regiões da Amazônia que sempre apresentam anomalias positivas de densidade de raios como as regiões de Belém e Manaus, bem como o estado do Tocantins que afeitam as linhas de transmissão. Depois, a incidência de raios nas linhas de transmissão na Amazônia foi estimada a partir da distribuição de pico de correntes registrada pela RDR-SIPAM e da densidade de raios corrigida da rede STARNET. A avaliação do desempenho da rede STARNET tendo como referencia à rede de detecção de raios do Sistema de Proteção da Amazônia (RDR-SIPAM) mostrou também uma forte dependência da eficiência de detecção da rede STARNET em função do pico de corrente das descargas atmosféricas.

Influência de sistemas meteorológicos de grande escala sobre a distribuição de raios na Amazônia Oriental, com aplicação no setor elétrico

Foi feito um estudo da associação entre a densidade de ocorrência de raios com condições meteorológicas no leste da região Amazônica entre os anos de 2006 a 2008. A região estudada foi limitada por uma grade geográfica entre as latitudes 0º a -10º e longitudes -53º a -43º. Foram desenvolvidos métodos computacionais de processamento estatístico e geração de mapas de ocorrências de raios para diferentes intervalos de tempo. Esses métodos foram aplicados para determinar os pontos de altas ocorrências de raios ao longo de linhas de transmissão de energia elétrica, a fim de oferecer subsídios para a proteção e operação dos sistemas elétricos da região. Foram utilizados dados da rede de detecção de raios do SIPAM para redimensionar a detecção do sistema de alcance intercontinental STARNET, e subsequentemente, foram obtidos mapas de densidade de raios mais uniformes e realistas. Esses mapas foram interpretados em períodos semanais e sazonais, considerando as observações simultâneas de chuva, vento, radiação de onda longa e a presença de sistemas meteorológicos de grande escala. Zona de Convergência Intertropical e Zona de Convergência do Atlântico Sul (ZCIT, ZCAS) definidos pela convergência de ventos e anomalias negativas de Radiação de Ondas Longas ( ROL). Os resultados mostraram boa correspondência entre as áreas de convecção e a intensa ocorrência de raios. Nas regiões de mais alta atividade elétrica atmosférica, foi observada ocorrência de convergência dos ventos e anomalias negativas de ROL, para situações de presença de ZCAS e ZCIT sobre a região. A atividade de raios também coincidiu, com algumas exceções, com áreas de maior precipitação em períodos semanais. Foi observado também que, durante um trimestre seco, os segmentos de linhas de transmissão de Mojú-Tailândia e Jacundá-Marabá apresentaram maior incidência de raios. O pico da densidade de raios chegou a 18 raios/km²/trimestre em alguns locais. Durante o trimestre chuvoso, a densidade geral de raios foi 86% maior e apresentou distribuição espacial mais uniforme quando comparada com um trimestre seco. Este estudo mostrou não somente como as características meteorológicas influenciaram na distribuição e quantidade raios, mas também que a elevada atividade de descargas elétricas na região deve ser uma preocupação importante para os sistemas de distribuição de energia elétrica e outras atividades humanas na Amazônia Oriental.

Preparation of TiO2/SnO2 Thin Films by Sol-Gel Method and Periodic B3LYP Simulations

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Comparação entre dois métodos de detecção de DNA de papilomavírus humano em carcinoma epidermoide de lábio

Introdução: Recentemente o papilomavírus humano (HPV) tem sido associado à carcinogênese oral. A metodologia empregada na detecção do vírus é uma das maiores causas observadas da grande variabilidade nas taxas de detecção do HPV. Objetivo: Este estudo comparou a sensibilidade de detecção do DNA do HPV em casos de carcinoma epidermoide de lábio utilizando a amplificação do DNA viral por reação em cadeia da polimerase (PCR) ou nPCR. Material e método: Foram utilizadas 33 amostras provenientes de casos de carcinoma epidermoide de lábio. Para as extrações do DNA utilizou-se o sistema QIAamp DNA Mini Kit. Como controle interno utilizou-se o gene da b-globina. Das 33 amostras iniciais, 30 foram positivas para o gene b-globina, sendo utilizadas para detectar o DNA viral. Comparou-se a amplificação do DNA viral pelos métodos da PCR com os oligonucleotídeos MY09/MY11 e nPCR, empregando-se os pares de oligonucleotídeos iniciadores MY09/MY11 e, na segunda etapa, o par GP5+/GP6+. O controle positivo para a presença do DNA do HPV utilizado foi a linhagem de células HeLa e, como controle negativo, a mistura de amplificação sem DNA. A análise dos produtos de PCR e nPCR para HPV foi realizada por eletroforese em gel de poliacrilamida a 8%. Resultados: Utilizando-se o método da PCR, a amplificação do DNA do HPV foi constatada em dois casos. Com a nPCR foi verificada presença de DNA viral em 13 das 30 amostras. Conclusão: Com a utilização da nPCR, a detecção do HPV nos casos estudados aumentou mais de seis vezes.