Supernovae, an accelerating universe and the cosmological constant

Observations of supernova explosions halfway back to the Big Bang give plausible evidence that the expansion of the universe has been accelerating since that epoch, approximately 8 billion years ago and suggest that energy associated with the vacuum itself may be responsible for the acceleration.

Scaling the universe: Gravitational lenses and the Hubble constant

Gravitational lenses, besides being interesting in their own right, have been demonstrated to be suitable as “gravitational standard rulers” for the measurement of the rate of expansion of the Universe (Ho), as well as to constrain the values of the cosmological parameters such as Ωo and Λo that control the evolution of the volume of the Universe with cosmic time.

Cosmic velocity fields and their interpretation

We review the current status of our knowledge of cosmic velocity fields, on both small and large scales. A new statistic is described that characterizes the incoherent, thermal component of the velocity field on scales less than 2h−1 Mpc (h is H0/100 km·s−1·Mpc−1, where H0 is the Hubble constant and 1 Mpc = 3.09 × 1022 m) and smaller. The derived velocity is found to be quite stable across different catalogs and is of remarkably low amplitude, consistent with an effective Ω ∼ 0.15 on this scale. We advocate the use of this statistic as a standard diagnostic of the small-scale kinetic energy of the galaxy distribution. The analysis of large-scale flows probes the velocity field on scales of 10–60 h−1 Mpc and should be adequately described by linear perturbation theory. Recent work has focused on the comparison of gravity or density fields derived from whole-sky redshift surveys of galaxies [e.g., the Infrared Astronomical Satellite (IRAS)] with velocity fields derived from a variety of sources. All the algorithms that directly compare the gravity and velocity fields suggest low values of the density parameter, while the POTENT analysis, using the same data but comparing the derived IRAS galaxy density field with the Mark-III derived matter density field, leads to much higher estimates of the inferred density. Since the IRAS and Mark-III fields are not fully consistent with each other, the present discrepancies might result from the very different weighting applied to the data in the competing methods.

Determination of the Hubble constant

Establishing accurate extragalactic distances has provided an immense challenge to astronomers since the 1920s. The situation has improved dramatically as better detectors have become available, and as several new, promising techniques have been developed. For the first time in the history of this difficult field, relative distances to galaxies are being compared on a case-by-case basis, and their quantitative agreement is being established. New instrumentation, the development of new techniques for measuring distances, and recent measurements with the Hubble Space telescope all have resulted in new distances to galaxies with precision at the ±5–20% level. The current statistical uncertainty in some methods for measuring H0 is now only a few percent; with systematic errors, the total uncertainty is approaching ±10%. Hence, the historical factor-of-two uncertainty in the value of the H0 is now behind us.

Kinetics of photo-induced electron transfer from high-potential iron-sulfur protein to the photosynthetic reaction center of the purple phototroph Rhodoferax fermentans.

The kinetics of photo-induced electrontransfer from high-potential iron-sulfur protein (HiPIP) to the photosynthetic reaction center (RC) of the purple phototroph Rhodoferarfermentans were studied. The rapid photooxidation of heme c-556 belonging to RC is followed, in the presence of HiPIP, by a slower reduction having a second-order rate constant of 4.8 x 10(7) M(-1) x s(-1). The limiting value of kobs at high HiPIP concentration is 95 s(-1). The amplitude of this slow process decreases with increasing HiPIP concentration. The amplitude of a faster phase, observed at 556 and 425 nm and involving heme c-556 reduction, increases proportionately. The rate constant of this fast phase, determined at 425 and 556 nm, is approximately 3 x 10(5) s(-1). This value is not dependent on HiPIP concentration, indicating that it is related to a first-order process. These observations are interpreted as evidence for the formation of a HiPIP-RC complex prior to the excitation flash, having a dissociation constant of -2.5 microM. The fast phase is absent at high ionic strength, indicating that the complex involves mainly electrostatic interactions. The ionic strength dependence of kobs for the slow phase yields a second-order rate constant at infinite ionic strength of 5.4 x 10(6) M(-1) x s(-1) and an electrostatic interaction energy of -2.1 kcal/mol (1 cal = 4.184 J). We conclude that Rhodoferar fermentans HiPIP is a very effective electron donor to the photosynthetic RC.

The rate constant of photoinhibition, measured in lincomycin-treated leaves, is directly proportional to light intensity.

Pumpkin leaves grown under high light (500-700 micromol of photons m-2.s-1) were illuminated under photon flux densities ranging from 6.5 to 1500 micromol.m-2.s-1 in the presence of lincomycin, an inhibitor of chloroplast protein synthesis. The illumination at all light intensities caused photoinhibition, measured as a decrease in the ratio of variable to maximum fluorescence. Loss of photosystem II (PSII) electron transfer activity correlated with the decrease in the fluorescence ratio. The rate constant of photoinhibition, determined from first-order fits, was directly proportional to photon flux density at all light intensities studied. The fluorescence ratio did not decrease if the leaves were illuminated in low light in the absence of lincomycin or incubated in darkness in the presence of lincomycin. The constancy of the quantum yield of photoinhibition under different photon flux densities strongly suggests that photoinhibition in vivo occurs by one dominant mechanism under all light intensities. This mechanism probably is not the acceptor side mechanism characterized in the anaerobic case in vitro. Furthermore, there was an excellent correlation between the loss of PSII activity and the loss of the D1 protein from thylakoid membranes under low light. At low light, photoinhibition occurs so slowly that inactive PSII centers with the D1 protein waiting to be degraded do not accumulate. The kinetic agreement between D1 protein degradation and the inactivation of PSII indicates that the turnover of the D1 protein depends on photoinhibition under both low and high light.

Role of guanine nucleotide-binding proteins--ras-family or trimeric proteins or both--in Ca2+ sensitization of smooth muscle.

The purpose of this study was to identify guanine nucleotide-binding proteins (G proteins) involved in the agonist- and guanosine 5'-[gamma-thio]triphosphate (GTP[gamma-S])-induced increase in the Ca2+ sensitivity of 20-kDa myosin light chain (MLC20) phosphorylation and contraction in smooth muscle. A constitutively active, recombinant val14p21rhoA.GTP expressed in the baculovirus/Sf9 system, but not the protein expressed without posttranslational modification in Escherichia coli, induced at constant Ca2+ (pCa 6.4) a slow contraction associated with increased MLC20 phosphorylation from 19.8% to 29.5% (P < 0.05) in smooth muscle permeabilized with beta-esein. The effect of val14p21rhoA.GTP was inhibited by ADP-ribosylation of the protein and was absent in smooth muscle extensively permeabilized with Triton X-100. ADP-ribosylation of endogenous p21rho with epidermal cell differentiation inhibitor (EDIN) inhibited Ca2+ sensitization induced by GTP [in rabbit mesenteric artery (RMA) and rabbit ileum smooth muscles], by carbachol (in rabbit ileum), and by endothelin (in RMA), but not by phenylephrine (in RMA), and only slowed the rate without reducing the amplitude of contractions induced in RMA by 1 microM GTP[gamma-S] at constant Ca2+ concentrations. AlF(4-)-induced Ca2+ sensitization was inhibited by both guanosine 5'-[beta-thio]diphosphate (GDP[beta-S]) and by EDIN. EDIN also inhibited, to a lesser extent, contractions induced by Ca2+ alone (pCa 6.4) in both RMA and rabbit ileum. ADP-ribosylation of trimeric G proteins with pertussis toxin did not inhibit Ca2+ sensitization. We conclude that p21rho may play a role in physiological Ca2+ sensitization as a cofactor with other messengers, rather than as a sole direct inhibitor of smooth muscle MLC20 phosphatase.

Sleep electroencephalogram delta-frequency amplitude, night plasma levels of tumor necrosis factor alpha, and human immunodeficiency virus infection.

We tested the hypothesis that increases in tumor necrosis factor alpha (TNF-alpha) induced by human immunodeficiency virus (HIV) are associated with the increases in slow-wave sleep seen in early HIV infection and the decrease with sleep fragmentation seen in advanced HIV infection. Nocturnal sleep disturbances and associated fatigue contribute to the disability of HIV infection. TNF-alpha causes fatigue in clinical use and promotes slow-wave sleep in animal models. With slow progress toward a vaccine and weak effects from current therapies, efforts are directed toward extending productive life of HIV-infected individuals and shortening the duration of disability in terminal illness. We describe previously unrecognized nocturnal cyclic variations in plasma levels of TNF-alpha in all subjects. In 6 of 10 subjects (1 control subject, 3 HIV-seropositive patients with CD4+ cell number > 400 cells per microliters, and 2 HIV-positive patients with CD4+ cell number < 400 cells per microliters), these fluctuations in TNF-alpha were coupled to the known rhythm of electroencephalogram delta amplitude (square root of power) during sleep. This coupling was not present in 3 HIV-positive subjects with CD4+ cell number < 400 cells per microliters and 1 control subject. In 5 HIV subjects with abnormally low CD4+ cell counts ( < 400 cells per microliters), the number of days since seroconversion correlated significantly with low correlation between TNF-alpha and delta amplitude. We conclude that a previously unrecognized normal, physiological coupling exists between TNF-alpha and delta amplitude during sleep and that the lessened likelihood of this coupling in progressive HIV infection may be important in understanding fatigue-related symptoms and disabilities.

min K channels form by assembly of at least 14 subunits.

Injection of min K mRNA into Xenopus oocytes results in expression of slowly activating voltage-dependent potassium channels, distinct from those induced by expression of other cloned potassium channels. The min K protein also differs in structure, containing only a single predicted transmembrane domain. While it has been demonstrated that all other cloned potassium channels form by association of four independent subunits, the number of min K monomers which constitute a functional channel is unknown. In rat min K, replacement of Ser-69 by Ala (S69A) causes a shift in the current-voltage (I-V) relationship to more depolarized potentials; currents are not observed at potentials negative to 0 mV. To determine the subunit stoichiometry of min K channels, wild-type and S69A subunits were coexpressed. Injections of a constant amount of wild-type mRNA with increasing amounts of S69A mRNA led to potassium currents of decreasing amplitude upon voltage commands to -20 mV. Applying a binomial distribution to the reduction of current amplitudes as a function of the different coinjection mixtures yielded a subunit stoichiometry of at least 14 monomers for each functional min K channel. A model is presented for how min K subunits may form a channel.

A constant radius of curvature model for the organization of DNA in toroidal condensates.

Toroidal DNA condensates have received considerable attention for their possible relationship to the packaging of DNA in viruses and in general as a model of ordered DNA condensation. A spool-like model has primarily been supported for DNA organization within toroids. However, our observations suggest that the actual organization may be considerably different. We present an alternate model in which DNA for a given toroid is organized within a series of equally sized contiguous loops that precess about the toroid axis. A related model for the toroid formation process is also presented. This kinetic model predicts a distribution of toroid sizes for DNA condensed from solution that is in good agreement with experimental data.

Tipologia e freqüência de métodos de ensino em disciplinas de formação profissionalizante em engenharia de produção

A globalização dos mercados trouxe, para o cenário brasileiro, impactos políticos, socioecônomicos e culturais enfatizando a figura de um homem, denominado cidadão do mundo. Devido às próprias limitações humanas, em um mundo em que as mudanças são constantes, esse cidadão tem como característica ser um eterno aprendiz. A universidade, locus de produção de identidade do país e cuja função social é formar indivíduos neste novo contexto global, se encontra em um dilema existencial: pesquisa e ensino; a superação dessa dicotomia poderá derivar de novas relações humanas na formação do sujeito-coletivo que constrói sua identidade através das possibilidades de diversidades do mundo que o circunda. Estando na aprendizagem, para a aquisição de conhecimentos ou o desenvolvimento de habilidades e atitudes pelas experiências educativas, o papel do docente como mediador em organizar estratégias (métodos e técnicas de ensino) para que o discente conheça e crie a cultura. O objetivo desta pesquisa é mapear a tipologia e freqüência de métodos de ensino em disciplinas de formação profissionalizante em engenharia de produção. Identificar, através de um estudo teórico e revisão bibliográfica, os tipos e métodos mais utilizados no ensino superior do curso de engenharia de produção, bem como as vantagens, limitações e habilidades desenvolvidas segundo a utilização adequada dessas técnicas. No estudo de caso, se analisam os métodos de ensino e as competências necessárias nas disciplinas profissionalizantes do curso de engenharia de produção mecânica da escola de engenharia de São Carlos cujos métodos de coleta foram através de questionário para os discentes e entrevistas junto aos docentes. Embora haja uma variedade de técnicas socializantes que deveriam atender aos objetivos específicos de cada disciplina, os avanços tornam-se despercebidos pela descrição da técnica. Ao menosprezar a conduta e observação docente (dimensão técnica/ética/política), durante o processo, o docente abdica de sua autoridade no processo de ensino/aprendizagem; as limitações, como a aula expositiva tradicional (centrando o conhecimento no professor), têm se tornado fonte de estagnação, desfavorecendo a amplitude do desenvolvimento do potencial humano e fazendo com que o discente não se torne co-autor de seu processo de aprender a aprender, pois limita sua fonte de investigação, criatividade e anseio de desafio.

Estudo da intensificação da coalescência de emulsões de água em óleo com a aplicação de onda estacionária de ultrassom.

Considerando que o petróleo quando extraído dos poços em águas profundas chega a ter teor de água superior a 50% e que antes de ser enviado à refinaria deve ter uma quantidade de água inferior a 1%, torna-se necessário o uso de técnicas de redução da quantidade de água. Durante a extração do petróleo formam-se emulsões de água em óleo que são muito estáveis devido a um filme interfacial contendo asfaltenos e/ou resinas ao redor das gotas de água. Nesse trabalho é apresentada a utilização de ondas estacionárias de ultrassom para realizar a quebra dessas emulsões. Quando gotículas de água com dimensões da ordem de 10m, muito menores que o comprimento de onda, são submetidas a um campo acústico estacionário em óleo, a força de radiação acústica empurra as gotículas para os nós de pressão da onda. Uma célula de coalescência com frequência central ao redor de 1 MHz, constituída por quatro camadas sendo uma piezelétrica, uma de acoplamento sólido, uma com o líquido e outra refletora, foi modelada empregando o método da matriz de transferência, que permite calcular a impedância elétrica em função da frequência. Para minimizar o efeito do gradiente de temperatura entre a entrada e a saída da cavidade da célula, quando está em operação, foram utilizados dois transdutores piezelétricos posicionados transversalmente ao fluxo que são excitados e controlados independentemente. Foi implementado um controlador digital para ajustar a frequência e a potência de cada transdutor. O controlador tem como entrada o módulo e a fase da corrente elétrica no transdutor e como saída a amplitude da tensão elétrica e a frequência. Para as células desenvolvidas, o algoritmo de controle segue um determinado pico de ressonância no interior da cavidade da célula no intervalo de frequência de 1,09 a 1,15 MHz. A separação acústica de emulsões de água em óleo foi realizada em uma planta de laboratório de processamento de petróleo no CENPES/PETROBRAS. Foram testados a variação da quantidade de desemulsificante, o teor inicial de água na emulsão e a influência da vazão do sistema, com uma potência de 80 W. O teor final de água na emulsão mostrou que a aplicação de ultrassom aumentou a coalescência de água da emulsão, em todas as condições testadas, quando comparada a um teste sem aplicação de ultrassom. Identificou-se o tempo de residência no interior da célula de separação como um fator importante no processo de coalescência de emulsões de água e óleo. O uso de desemulsificante químico é necessário para realizar a separação, porém, em quantidades elevadas implicaria no uso de processos adicionais antes do repasse final do petróleo à refinaria. Os teores iniciais de água na emulsão de 30 e 50% indicam que o uso da onda estacionária na coalescência de emulsões não tem limitação quanto a esse parâmetro. De acordo com os resultados obtidos em laboratório, essa técnica seria indicada como uma alternativa para integrar um sistema de processamento primário em conjunto com um separador eletrostático.

Estudo do efeito de pausas introduzidas em testes de fadiga de amplitude variável.

É muito importante para a indústria fornecer produtos competitivos e que exerçam corretamente as suas funções perante o cliente. Uma das ferramentas existentes para atingir estes objetivos é a realização de testes de fadiga e durabilidade cada vez mais refinados e em espaço mais curto de tempo. Uma das maneiras de se executar testes de fadiga mais precisos é utilizando parâmetros que sejam fiéis à solicitação que o produto sofre durante o seu uso. Com esse intuito surgiram os testes de fadiga sob amplitude variável. Juntamente com eles surgem as particularidades deste tipo de solicitação, que é de natureza complexa. Algumas particularidades são a dependência do resultado na história de carregamento (também chamada de \"interação de cargas\") e a variação abrupta do nível de carga durante o tempo de aplicação. Fenômenos estes chamados de sobrecarga ou subcarga (overload e underload), que aqui serão agrupados, muitas vezes de forma simplista, de perturbações no espectro de fadiga. A finalidade principal deste trabalho é descrever a influência das perturbações ocorridas nas solicitações nos testes de fadiga em regime de amplitude variável, mais precisamente em testes de bancada, em que se busca a reprodução de situações de trabalho reais de um componente. Apesar de esse assunto ser alvo de diversas investigações recentes, nenhum trabalho tem como foco a influência das paradas (completa remoção de carga) realizadas durante um teste de fadiga acelerado. Essas paradas são extremamente comuns na prática laboratorial, seja por manutenção do equipamento, inspeção da amostra ou necessidade de operação. O objeto alvo de estudo nesta pesquisa é um suporte metálico de buzina, utilizado em automóveis de passeio. Apesar de sua concepção simples, tal componente é responsável por exercer funções importantes e é sujeito a uma interessante gama de solicitações. Como resultado observou-se que a aplicação das paradas durante os testes de fadiga simulados no componente automotivo, provoca variações em sua vida útil total. E o tempo de parada também exerce influência nesta variação observada. Essas paradas não se encaixam perfeitamente nas classificações de perturbações no espectro registradas na literatura. Por esse motivo o trabalho se propõe ainda a sintetizar e uniformizar a terminologia para as variações abruptas de tensão aplicadas no tempo (as sobrecargas e as subcargas), tendo em vista que ocorre a falta de consenso entre os termos utilizados atualmente na literatura e seus respectivos conceitos.

Pion-kaon scattering amplitude constrained with forward dispersion relations up to 1.6 GeV

In this work we provide simple and precise parametrizations of the existing πK scattering data from threshold up to 1.6 GeV, which are constrained to satisfy forward dispersion relations as well as three additional threshold sum rules. We also provide phenomenological values of the threshold parameters and of the resonance poles that appear in elastic scattering.

Modelagem e análise de desempenho de sistema para geração de energia elétrica através de ondas marítimas.

Mediante a crescente necessidade de aumento na oferta de energia elétrica devido à constante elevação na demanda mundial, esta dissertação avalia o desempenho de um sistema conversor de energia de ondas marítimas em energia elétrica. O sistema em análise é o de coluna de água oscilante com turbina de dupla ação instalado na costa. Utiliza-se um modelo regular de ondas como perturbação à dinâmica de uma câmara semi-submersa gerando fluxo de ar através de uma turbina à ar de dupla ação. O sistema final é não linear e com parâmetros variantes no tempo. A dissertação investiga possibilidades para o aumento do rendimento da turbina em diferentes condições de mar através do método de simulação numérica. Após a modelagem física e matemática do sistema escolhido, inicia-se a síntese de um controlador proporcional derivativo para controle da pressão de ar na turbina em torno da pressão ideal de trabalho da mesma. A análise inclui o comparativo entre os resultados do sistema com e sem controlador e a avaliação de robustez utilizando ondas com amplitude variável. O trabalho apresenta ainda propostas de otimização do sistema para trabalhar em condições similares a região de Pecém no Brasil. Pelos resultados obtidos nas simulações, conclui-se que o rendimento e a robustez do sistema podem melhorar utilizando um sistema controlado. O rendimento do sistema poderá ainda ser otimizado para a região de instalação.