Upper limit on the cosmic-ray photon fraction at EeV energies from the Pierre Auger Observatory

From direct observations of the longitudinal development of ultra-high energy air showers performed with the Pierre Auger Observatory, upper limits of 3.8%, 2.4%, 3.5% and 11.7% (at 95% c.l.) are obtained on the fraction of cosmic-ray photons above 2, 3, 5 and 10 EeV (1 EeV equivalent to 10(18) eV), respectively. These are the first experimental limits on ultra-high energy photons at energies below 10 EeV. The results complement previous constraints on top-down models from array data and they reduce systematic uncertainties in the interpretation of shower data in terms of primary flux, nuclear composition and proton-air cross-section. (C) 2009 Elsevier B.V. All rights reserved.

Anisotropy and chemical composition of ultra-high energy cosmic rays using arrival directions measured by the Pierre Auger Observatory

The Pierre Auger Collaboration has reported. evidence for anisotropy in the distribution of arrival directions of the cosmic rays with energies E > E(th) = 5.5 x 10(19) eV. These show a correlation with the distribution of nearby extragalactic objects, including an apparent excess around the direction of Centaurus A. If the particles responsible for these excesses at E > E(th) are heavy nuclei with charge Z, the proton component of the sources should lead to excesses in the same regions at energies E/Z. We here report the lack of anisotropies in these directions at energies above E(th)/Z (for illustrative values of Z = 6, 13, 26). If the anisotropies above E(th) are due to nuclei with charge Z, and under reasonable assumptions about the acceleration process, these observations imply stringent constraints on the allowed proton fraction at the lower energies.

Search for first harmonic modulation in the right ascension distribution of cosmic rays detected at the Pierre Auger Observatory

We present the results of searches for dipolar-type anisotropies in different energy ranges above 2.5 x 10(17) eV with the surface detector array of the Pierre Auger Observatory, reporting on both the phase and the amplitude measurements of the first harmonic modulation in the right-ascension distribution. Upper limits on the amplitudes are obtained, which provide the most stringent bounds at present, being below 2% at 99% C.L. for EeV energies. We also compare our results to those of previous experiments as well as with some theoretical expectations. (C) 2011 Elsevier B.V. All rights reserved.

The Pierre Auger Observatory scaler mode for the study of solar activity modulation of galactic cosmic rays

Since data-taking began in January 2004, the Pierre Auger Observatory has been recording the count rates of low energy secondary cosmic ray particles for the self-calibration of the ground detectors of its surface detector array. After correcting for atmospheric effects, modulations of galactic cosmic rays due to solar activity and transient events are observed. Temporal variations related with the activity of the heliosphere can be determined with high accuracy due to the high total count rates. In this study, the available data are presented together with an analysis focused on the observation of Forbush decreases, where a strong correlation with neutron monitor data is found.

The exposure of the hybrid detector of the Pierre Auger Observatory

The Pierre Auger Observatory is a detector for ultra-high energy cosmic rays. It consists of a surface array to measure secondary particles at ground level and a fluorescence detector to measure the development of air showers in the atmosphere above the array. The ""hybrid"" detection mode combines the information from the two subsystems. We describe the determination of the hybrid exposure for events observed by the fluorescence telescopes in coincidence with at least one water-Cherenkov detector of the surface array. A detailed knowledge of the time dependence of the detection operations is crucial for an accurate evaluation of the exposure. We discuss the relevance of monitoring data collected during operations, such as the status of the fluorescence detector, background light and atmospheric conditions, that are used in both simulation and reconstruction. (C) 2010 Elsevier B.V. All rights reserved.

Update on the correlation of the highest energy cosmic rays with nearby extragalactic matter

Data collected by the Pierre Auger Observatory through 31 August 2007 showed evidence for anisotropy in the arrival directions of cosmic rays above the Greisen-Zatsepin-Kuz`min energy threshold, 6 x 10(19) eV. The anisotropy was measured by the fraction of arrival directions that are less than 3.1 degrees from the position of an active galactic nucleus within 75 Mpc (using the Veron-Cetty and Veron 12th catalog). An updated measurement of this fraction is reported here using the arrival directions of cosmic rays recorded above the same energy threshold through 31 December 2009. The number of arrival directions has increased from 27 to 69, allowing a more precise measurement. The correlating fraction is (38(-6)(+7))%, compared with 21% expected for isotropic cosmic rays. This is down from the early estimate of (69-(+11)(13))%. The enlarged set of arrival directions is examined also in relation to other populations of nearby extragalactic objects: galaxies in the 2 Microns All Sky Survey and active galactic nuclei detected in hard X-rays by the Swift Burst Alert Telescope. A celestial region around the position of the radiogalaxy Cen A has the largest excess of arrival directions relative to isotropic expectations. The 2-point autocorrelation function is shown for the enlarged set of arrival directions and compared to the isotropic expectation. (C) 2010 Elsevier B.V. All rights reserved.

The fluorescence detector of the Pierre Auger Observatory

The Pierre Auger Observatory is a hybrid detector for ultra-high energy cosmic rays. It combines a surface array to measure secondary particles at ground level together with a fluorescence detector to measure the development of air showers in the atmosphere above the array. The fluorescence detector comprises 24 large telescopes specialized for measuring the nitrogen fluorescence caused by charged particles of cosmic ray air showers. In this paper we describe the components of the fluorescence detector including its optical system, the design of the camera, the electronics, and the systems for relative and absolute calibration. We also discuss the operation and the monitoring of the detector. Finally, we evaluate the detector performance and precision of shower reconstructions. (C) 2010 Elsevier B.V All rights reserved.

Measurement of the energy spectrum of cosmic rays above 10(18) eV using the Pierre Auger Observatory

We report a measurement of the flux of cosmic rays with unprecedented precision and Statistics using the Pierre Auger Observatory Based on fluorescence observations in coincidence with at least one Surface detector we derive a spectrum for energies above 10(18) eV We also update the previously published energy spectrum obtained with the surface detector array The two spectra are combined addressing the systematic uncertainties and, in particular. the influence of the energy resolution on the spectral shape The spectrum can be described by a broken power law E(-gamma) with index gamma = 3 3 below the ankle which is measured at log(10)(E(ankle)/eV) = 18 6 Above the ankle the spectrum is described by a power law with index 2 6 followed by a flux suppression, above about log(10)(E/eV) = 19 5, detected with high statistical significance (C) 2010 Elsevier B V All rights reserved

A study of the effect of molecular and aerosol conditions in the atmosphere on air fluorescence measurements at the Pierre Auger Observatory

The air fluorescence detector of the Pierre Auger Observatory is designed to perforin calorimetric measurements of extensive air showers created by Cosmic rays of above 10(18) eV. To correct these measurements for the effects introduced by atmospheric fluctuations, the Observatory contains a group Of monitoring instruments to record atmospheric conditions across the detector site, ail area exceeding 3000 km(2). The atmospheric data are used extensively in the reconstruction of air showers, and are particularly important for the correct determination of shower energies and the depths of shower maxima. This paper contains a summary of the molecular and aerosol conditions measured at the Pierre Auger Observatory since the start of regular operations in 2004, and includes a discussion of the impact of these measurements oil air shower reconstructions. Between 10(18) and 10(20) eV, the systematic Uncertainties due to all atmospheric effects increase from 4% to 8% in measurements of shower energy, and 4 g cm(-2) to 8 g cm(-2) in measurements of the shower maximum. (C) 2010 Elsevier B.V. All rights reserved.

The Rondonian-San Ignacio Province in the SW Amazonian Craton: An overview

The Rondonian-San Ignacio Province (1.56-1.30 Ga) is a composite orogen created through successive accretion of arcs, ocean basin closure and final oblique microcontinent-continent collision. The effects of the collision are well preserved mostly in the Paragua Terrane (Bolivia and Mato Grosso regions) and in the Alto Guapore Belt and the Rio Negro-Juruena Province (Rondonia region), considering that the province was affected by later collision-related deformation and metamorphism during the Sunsas Orogeny (1.25-1.00 Ga). The Rondonian-San Ignacio Province comprises: (1) the Jauru Terrane (1.78-1.42 Ga) that hosts Paleoproterozoic basement (1.78-1.72 Ga), and the Cachoeirinha (1.56-1.52 Ga) and the Santa Helena (1.48-1.42 Ga) accretionary orogens, both developed in an Andean-type magmatic arc; (2) the Paragua Terrane (1.74-1.32 Ga) that hosts pre-San Ignacio units (>1640 Ma: Chiquitania Gneiss Complex, San Ignacio Schist Group and Lomas Manechis Granulitic Complex) and the Pensamiento Granitoid Complex (1.37-1.34 Ga) developed in an Andean-type magmatic arc; (3) the Rio Alegre Terrane (1.51-1.38 Ga) that includes units generated in a mid-ocean ridge and an intra-oceanic magmatic arc environments; and (4) the Alto Guapore Belt (<1.42-1.34 Ga) that hosts units developed in passive marginal basin and intra-oceanic arc settings. The collisional stage (1.34-1.32 Ga) is characterized by deformation, high-grade metamorphism, and partial melting during the metamorphic peak, which affected primarily the Chiquitania Gneiss Complex and Lomas Manechis Granulitic Complex in the Paragua Terrane, and the Colorado Complex and the Nova Mamore Metamorphic Suite in the Alto Guapore Belt. The Paragua Block is here considered as a crustal fragment probably displaced from its Rio Negro-Juruena crustal counterpart between 1.50 and 1.40 Ga. This period is characterized by extensive A-type and intra-plate granite magmatism represented by the Rio Crespo Intrusive Suite (ca. 1.50 Ga), Santo Antonio Intrusive Suite (1.40-1.36 Ga), and the Teotonio Intrusive Suite (1.38 Ga). Magmatism of these types also occur at the end of the Rondonian-San Ignacio Orogeny, and are represented by the Alto Candeias Intrusive Suite (1.34-1.36 Ga), and the Sao Lourenco-Caripunas Intrusive Suite (1.31-1.30 Ga). The cratonization of the province occurred between 1.30 and 1.25 Ga. (C) 2009 Elsevier Ltd. All rights reserved.

A review of the tectonic evolution of the Sunsas belt, SW Amazonian Craton

The Sunsas-Aguapei province (1.20-0.95 Ga), SW Amazonian Craton, is a key area to study the heterogeneous effects of collisional events with Laurentia, which shows evidence of the Grenvillian and Sunsas orogens. The Sunsas orogen, characterized by an allochthonous collisional-type belt (1.11-1.00 Ga), is the youngest and southwestern most of the events recorded along the cratonic fringe. Its evolution occurred after a period of long quiescence and erosion of the already cratonized provinces (>1.30 Ga), that led to sedimentation of the Sunsas and Vibosi groups in a passive margin setting. The passive margin stage was roughly contemporary with intraplate tectonics that produced the Nova Brasilandia proto-oceanic basin (<1.21 Ga), the reactivation of the Ji-Parana shear zone network (1.18-1.12 Ga) and a system of aborted rifts that evolved to the Huanchaca-Aguapei basin (1.17-1.15 Ga). The Sunsas belt is comprised by the metamorphosed Sunsas and Vibosi sequences, the Rincon del Tigre mafic-ultramafic sill and granitic intrusive suites. The latter rocks yield epsilon(Nd(t)) signatures (-0.5 to -4.5) and geochemistry (S,1, A-types) suggesting their origin associated with a continental arc setting. The Sunsas belt evolution is marked by ""tectonic fronts"" with sinistral offsets that was active from c. 1.08 to 1.05 Ga, along the southern edge of the Paragua microcontinent where K/Ar ages (1.27-1.34 Ga) and the Huanchaca-Aguapei flat-lying cover attest to the earliest tectonic stability at the time of the orogen. The Sunsas dynamics is coeval with inboard crustal shortening, transpression and magmatism in the Nova Brasilandia belt (1.13-1.00 Ga). Conversely, the Aguapei aulacogen (0.96-0.91 Ga) and nearby shear zones (0.93-0.91 Ga) are the late tectonic offshoots over the cratonic margin. The post-tectonic to anorogenic stages took place after ca. 1.00 Ga, evidenced by the occurrences of intra-plate A-type granites, pegmatites, mafic dikes and sills, as well as of graben basins. Integrated interpretation of the available data related to the Sunsas orogen supports the idea that the main nucleus of Rodinia incorporated the terrains forming the SW corner of Amazonia and most of the Grenvillian margin, as a result of two independent collisional events, as indicated in the Amazon region by the Ji-Parana shear zone event and the Sunsas belt, respectively. (C) 2009 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Efeito da administração crônica pós-natal dos ácidos propiônico e metilmalônico sobre o comportamento de ratos no labirinto aquático de Morris (Water Maze) e sobre alguns parâmetros bioquímicos de estresse oxidativo em hipocampo

As acidemias propiônica e metilmalônica são desordens neurometabólicas hereditárias caracterizadas por progressiva deterioração neurológica, retardo mental, atraso no desenvolvimento psicomotor, convulsões e coma. A fisiopatologia do dano cerebral característico destas doenças ainda é pouco conhecida. No presente estudo investigamos o efeito de administração crônica (5o ao 28o dia de vida) dos ácidos propiônico (PA) e metilmalônico (MA), que são os metabólitos acumulados em maiores concentrações nos pacientes portadores das acidemias propiônica e metilmalônica, respectivamente, sobre o comportamento de ratos e sobre alguns parâmetros bioquímicos de estresse oxidativo no hipocampo dos animais. O comportamento dos animais foi avaliado 30 dias após o término do tratamento nas tarefas do labirinto aquático de Morris e no campo aberto. Os parâmetros bioquímicos avaliados foram o potencial antioxidante total do tecido (TRAP) e a atividade das enzimas catalase, superóxido dismutase e glutationa redutase. Todos as análises bioquímicas foram realizadas em hipocampo, estrutura fundamental para a localização espacial, requerida na tarefa do labirinto aquático de Morris. As doses de propionato ou metilmalonato foram administradas de acordo com as preconizadas nos modelos experimentais destas acidemias, tomando em consideração o peso e da idade dos animais. Os ratos controles receberam solução salina nos mesmos volumes. A administração de PA ou MA não alterou o peso dos animais. Entretanto foi encontrado um déficit de aprendizado e memória no grupo tratado com PA, e um déficit de memória no grupo tratado com MA. Nenhum dos grupos testados apresentou alterações na atividade motora (número de cruzamentos) na tarefa do campo aberto. Também determinamos o efeito da co-administração de ácido ascórbico nos animais tratados cronicamente com PA ou MA. Encontramos que o ácido ascórbico preveniu o déficit cognitivo provocado pela administração crônica de PA e MA. Por outro lado, verificamos que os tratamentos crônicos com PA e MA diminuíram o TRAP no hipocampo dos ratos, sem alterar a atividade de nenhuma das enzimas testadas. A prevenção do déficit cognitivo pelo ácido ascórbico associada à diminuição do TRAP no hipocampo dos animais tratados cronicamente com PA ou MA sugere que o estresse oxidativo pode estar relacionado com o déficit cognitivo encontrado no presente trabalho. Concluindo, nossos resultados indicam que o estresse oxidativo pode estar envolvido, ao menos em parte, com o dano cerebral nos pacientes afetados pelas acidemias propiônica e metilmalônica.

Pancreatite aguda experimental induzida pela L-Arginina : avaliação bioquímica e histológica

Avaliaram-se as características bioquímicas e histológicas de um modelo experimental de pancreatite aguda necrotizante induzida por doses excessivas de arginina em ratos. A amostra constituiu-se de 105 ratos machos, da linhagem Wistar. Aos ratos do grupo experimento (n=70) administrou-se injeção intraperitoneal de 500mg/100g de peso corporal de L-Arginina dividida em doses iguais e injetada em duas etapas com intervalos de 15 minutos. No grupo controle (n=35), foi injetado solução salina isotônica por via intraperitoneal. Foram analisados 10 animais do grupo experimento e 5 do grupo controle em cada período de 6 h, 12 h, 24 h, 48 h, 72 h, 7 dias, 14 dias. Coletou-se sangue para exames laboratoriais e o pâncreas para análise em microscopia óptica. Doze a vinte e quatro horas após a injeção de arginina, os níveis séricos de amilase e lipase alcançaram valores máximos, comparados àqueles dos ratos controle, decrescendo gradualmente, alcançou-os na 48a hora sendo significativamente menor após 72 horas e sete dias. A atividade enzimática retornou a níveis basais após 14 dias. Os valores de amilase e lipase estavam normais em todos os tempos avaliados nos animais do grupo controle. À microscopia óptica, após injeção de arginina, observou-se arquitetura pancreática histologicamente preservada no período de 6 horas e evidenciando-se em 24 horas, importante edema intersticial. Após quarenta e oito horas, a arquitetura acinar estava parcialmente destruída com necrose celular focal atingindo sua máxima severidade ao ultrapassar-se 72 horas. No sétimo dia a necrose acinar e o edema haviam diminuído, iniciando-se a regeneração da arquitetura acinar. Observou-se a reconstrução estrutural pancreática após 14 dias. No grupo controle não foram encontradas alterações pancreáticas. Demonstrou-se que a Pancreatite Aguda Experimental induzida por L-Arginina é um modelo não invasivo, tecnicamente acessível, que induz a necrose pancreática. Apresenta evolução autolimitada, com recuperação do parenquimatosa e função pancreática em duas semanas.

Simulação numérica de processos de solidificação em sistemas binários aplicados à criopreservação de células

A preservação e o armazenamento de células e tecidos têm sido utilizados largamente em pesquisa científica e aplicações clínicas. No entanto, há uma aparente contradição entre o conceito de preservaão e as conclusões baseadas em resultados experimentais que materiais biológicos criopreservados podem ser danificados pelo próprio processo de preservação. A compreensão do processo de solidificação de soluções salinas é fundamental para a proposição de novos protocolos de criopreservação. No presente estudo, o congelamento de uma solução de cloreto de sódio a 1% em massa é simulado. As equações de conservação de massa, momentum, energia, e espécies químicas foram discretizadas e resolvidas numericamente utilizando-se o método dos volumes de controle para um domínio bidimensional que contém a parede da bolsa plástica e a solução salina. A perda de água da célula foi calculada a partir da história de temperatura e concentração durante o processo de solidificação e verificou-se que, dependendo da posição inicial da célula na bolsa, a célula tem probabilidades diferentes de sobreviver durante o processo.

Efeitos de crises crônicas e agudas induzidas por pentilenotetrazol sobre a hidrólise de nucleotídeos púricos em soro de ratos adultos

A adenosina tem sido descrita como tendo importante efeito neuromodulatório em SNC, inibindo a liberação de neurotransmissores excitatórios através da ativação dos receptores A1. Agonistas de receptores A1, bem como adenosina e seus análogos, tem sido descritos como supressores de crises epilépticas. Uma das vias de produção de adenosina é a hidrólise extra-celular completa do ATP envolvendo as enzimas ATP difosfoidrolase (CD39) e 5’-nucleotidase (CD73). Embora esta associação enzimática já esteja bem descrita, o envolvimento da enzima fosfodiesterase não pode ser descartado, uma vez que esta hidrolisa nucleotídeos como ATP e ADP, além de outros substratos. Recentemente, foi demonstrado em nosso laboratório um aumento das atividades ATP difosfoidrolase e 5’-nucleotidase em sinaptossomas de ratos após a indução de 2 diferentes modelos de epilepsia de lobo temporal. Neste trabalho, nós investigamos o efeito de crises agudas e crônicas induzidas pelo agente pró-convulsivante pentilenotetrazol (PTZ) sobre a hidrólise dos nucleotídeos ATP, ADP e AMP em soro de ratos, uma vez que formas solúveis de nucleotidases já estão descritas. No modelo agudo os animais receberam apenas 1 injeção de PTZ ou salina, sendo mortos por decapitação em diferentes tempos após a injeção da droga. A hidrólise dos nucleotídeos ATP, ADP e AMP apresentaram aumento significativo de 40 –50% nos ratos tratados em relação aos ratos controle até 24 após a última injeção. Em 48 horas, este efeito foi abolido. Já, a hidrólise do substrato artificial p-Nph-5’-TMP usado como marcador para a fosfodiesterase, não apresentou nenhum aumento significativo em ratos tratados quando comparado aos animais controle. No modelo crônico (kindling), os animais recebiam doses inicialmente subconvulsivantes que resultam em crises progressivamente mais intensas ao longo das subseqüentes estimulações. Para descartar o efeito da injeção aguda, os ratos foram mortos 48 horas após a última estimulação. Com exceção do substrato artificial para a fosfodiesterase, a hidrólise dos nucleotídeos testados aumentou de maneira significativa (cerca de 40% - 45%) em soro de ratos submetidos ao modelo de kindling. Estes resultados demonstram o envolvimento de nucleotidases solúveis no controle dos níveis do neurotransmissor ATP e do neuromodulador adenosina, sendo estas respostas presentes tanto em situações patológicas agudas, como em situações patológicas crônicas que envolvem o fenômeno de plasticidade sináptica.