Medium effects in the pion-pole mechanism [gamma gamma ->pi(0)->nu(R)(nu)over-bar(L)(nu(L)(nu)over-bar(R))] of neutron star cooling

Nuclear medium effects in the neutrino cooling of neutron stars through the reaction channel γγ→π0 →ν Rν̄L(νLν̄R) are incorporated. Throughout the paper we discuss different possibilities of right-handed neutrinos, massive left-handed neutrinos, and standard massless left-handed neutrinos (reaction is then allowed only with medium modified vertices). It is demonstrated that multiparticle effects suppress the rate of this reaction channel in the dense hadron matter by 6-7 orders of magnitude that does not allow to decrease existing experimental upper limit on the corresponding π0νν̄ coupling. Other possibilities of the manifestation of the given reaction channel in different physical situations, e.g., in the quark color superconducting cores of the most massive neutron stars, are also discussed. We demonstrate that in the color-flavor-locked superconducting phase for temperatures T≲ 0.1-10 MeV (depending on the effective pion mass and the decay width) the process is feasibly the most efficient neutrino cooling process, although the absolute value of the reaction rate is rather small.

Neutral pion and eta meson production in proton-proton collisions at root s=0.9 TeV and root s=7 TeV

The first measurements of the invariant differential cross sections of inclusive pi(0) and eta meson production at mid-rapidity in proton-proton collisions root s = 0.9 TeV and root s = 7 TeV are reported. The pi(0) measurement covers the ranges 0.4 < p(T) < 7 GeV/c and 0.3 < p(T) < 25 GeV/c for these two energies, respectively. The production of eta mesons was measured at root s = 7 TeV in the range 0.4 < p(T) < 15 GeV/c. Next-to-Leading Order perturbative QCD calculations, which are consistent with the pi(0) spectrum at root s = 0.9 TeV, overestimate those of pi(0) and eta mesons at root s = 7 TeV, but agree with the measured eta/pi(0) ratio at root s = 7 TeV. (C) 2012 CERN. Published by Elsevier B.V. All rights reserved.

Pion, Kaon, and Proton Production in Central Pb-Pb Collisions at root s(NN)=2.76 TeV

In this Letter we report the first results on pi(+/-), K-+/-, p, and (p) over bar production at midrapidity (vertical bar y vertical bar < 0.5) in central Pb-Pb collisions at root s(NN) = 2.76 TeV, measured by the ALICE experiment at the LHC. The p(T) distributions and yields are compared to previous results at root s(NN) = 200 GeV and expectations from hydrodynamic and thermal models. The spectral shapes indicate a strong increase of the radial flow velocity with root s(NN), which in hydrodynamic models is expected as a consequence of the increasing particle density. While the K/pi ratio is in line with predictions from the thermal model, the p/pi ratio is found to be lower by a factor of about 1.5. This deviation from thermal model expectations is still to be understood.

New Improved Version of J 1 ...J 4 Interferometry Method and its Application to Nanometric Vibration Measurements

Piezoelectric ceramics, such as PZT, can generate subnanometric displacements, bu t in order to generate multi- micrometric displacements, they should be either driven by high electric voltages (hundreds of volts ), or operate at a mechanical resonant frequency (in narrow band), or have large dimensions (tens of centimeters). A piezoelectric flextensional actuator (PFA) is a device with small dimensions that can be driven by reduced voltages and can operate in the nano- and micro scales. Interferometric techniques are very adequate for the characterization of these devices, because there is no mechanical contact in the measurement process, and it has high sensitivity, bandwidth and dynamic range. A low cost open-loop homodyne Michelson interferometer is utilized in this work to experimentally detect the nanovi brations of PFAs, based on the spectral analysis of the interfero metric signal. By employing the well known J 1 ...J 4 phase demodulation method, a new and improved version is proposed, which presents the following characteristics: is direct, self-consistent, is immune to fading, and does not present phase ambiguity problems. The proposed method has resolution that is similar to the modified J 1 ...J 4 method (0.18 rad); however, differently from the former, its dynamic range is 20% larger, does not demand Bessel functions algebraic sign correction algorithms and there are no singularities when the static phase shift between the interferometer arms is equal to an integer multiple of  /2 rad. Electronic noise and random phase drifts due to ambient perturbations are taken into account in the analysis of the method. The PFA nanopositioner characterization was based on the analysis of linearity betw een the applied voltage and the resulting displacement, on the displacement frequency response and determination of main resonance frequencies.

Very Long Baseline Interferometry in Italy Wide-field VLBI imaging and astrometry and prospects for an Italian VLBI network including the Sardinia Radio Telescope

In this thesis the use of widefield imaging techniques and VLBI observations with a limited number of antennas are explored. I present techniques to efficiently and accurately image extremely large UV datasets. Very large VLBI datasets must be reduced into multiple, smaller datasets if today’s imaging algorithms are to be used to image them. I present a procedure for accurately shifting the phase centre of a visibility dataset. This procedure has been thoroughly tested and found to be almost two orders of magnitude more accurate than existing techniques. Errors have been found at the level of one part in 1.1 million. These are unlikely to be measurable except in the very largest UV datasets. Results of a four-station VLBI observation of a field containing multiple sources are presented. A 13 gigapixel image was constructed to search for sources across the entire primary beam of the array by generating over 700 smaller UV datasets. The source 1320+299A was detected and its astrometric position with respect to the calibrator J1329+3154 is presented. Various techniques for phase calibration and imaging across this field are explored including using the detected source as an in-beam calibrator and peeling of distant confusing sources from VLBI visibility datasets. A range of issues pertaining to wide-field VLBI have been explored including; parameterising the wide-field performance of VLBI arrays; estimating the sensitivity across the primary beam both for homogeneous and heterogeneous arrays; applying techniques such as mosaicing and primary beam correction to VLBI observations; quantifying the effects of time-average and bandwidth smearing; and calibration and imaging of wide-field VLBI datasets. The performance of a computer cluster at the Istituto di Radioastronomia in Bologna has been characterised with regard to its ability to correlate using the DiFX software correlator. Using existing software it was possible to characterise the network speed particularly for MPI applications. The capabilities of the DiFX software correlator, running on this cluster, were measured for a range of observation parameters and were shown to be commensurate with the generic performance parameters measured. The feasibility of an Italian VLBI array has been explored, with discussion of the infrastructure required, the performance of such an array, possible collaborations, and science which could be achieved. Results from a 22 GHz calibrator survey are also presented. 21 out of 33 sources were detected on a single baseline between two Italian antennas (Medicina to Noto). The results and discussions presented in this thesis suggest that wide-field VLBI is a technique whose time has finally come. Prospects for exciting new science are discussed in the final chapter.

Strahlungsbegleitete Pion-Photoproduktion am Proton

Im Jahre 1997 wurden von Tatischeff et al. bei der Reaktion p p -> X p pi+ resonanzartige Zustände im Spektrum der invarianten Masse des fehlenden Nukleons X bei M = 1004, 1044 und 1094 MeV gefunden. In einem zweiten Experiment von Filkov et al. beobachtete man bei der Reaktion p d -> p p X Resonanzstrukturen bei M = 966, 986 und 1003 MeV. Solche exotischen Resonanzen widersprechen etablierten Nukleonenmodellen, die die Delta(1232)-Resonanz als ersten Anregungszustand beschreiben. Zur Deutung der beobachteten Strukturen wurden Quarkcluster-Modelle mit und ohne Farb-Magnet-Wechselwirkungen entwickelt. Lvov et al. zweifelten die experimentellen Ergebnisse an, da keine Strukturen in den Daten zur reellen Comptonstreuung gefunden wurden. Als Gegenargument wurde von Kobushkin vorgeschlagen, dass diese Resonanzen eine total-antisymmetrische Spin-Flavour-Wellenfunktion haben und nur der N-2Gamma-Zerfall erlaubt wäre. In dieser Arbeit wurde die Reaktion g p -> X pi+ -> n g g pi+ zur Suche nach diesen exotischen Resonanzen verwendet. Die Daten wurden parallel zur Messung der Pion-Polarisierbarkeiten am Mainzer Beschleuniger MAMI genommen. Durch Bremsstrahlung der Elektronen an einer Radiatorfolie wurden reelle Photonen erzeugt, deren Energie von der A2-Photonenmarkierungsanlage (Glasgow-Tagger) bestimmt wurde. Als Protontarget wurde ein 10 cm langes Flüssigwasserstoff-Target verwendet. Geladene Reaktionsprodukte wurden unter Vorwärtswinkeln Theta < 20 Grad bezüglich der Strahlachse in einer Vieldraht-Proportionalkammer nachgewiesen, während Photonen im Spektrometer TAPS mit 526 BaF2-Kristallen unter Polarwinkeln Theta > 60 Grad detektiert wurden. Zum Nachweis von Neutronen stand ein Flugzeitdetektor mit insgesamt 111 Einzelmodulen zur Verfügung. Zum Test der Analysesoftware und des experimentellen Aufbaus wurden zusätzlich die Reaktionskanäle g p -> p pi0 und g p -> n pi0 pi+ ausgewertet. Für die Ein-Pion-Produktion wurden differentielle Wirkungsquerschnitte unter Rückwärtswinkeln bestimmt und mit theoretischen Modellen und experimentellen Werten verglichen. Für den Kanal g p -> n pi0 pi+ wurden Spektren invarianter Massen für verschiedene Teilchenkombinationen ermittelt und mit einer Simulation verglichen. Die Daten legen nahe, dass die Reaktion hauptsächlich über eine Anregung der Delta0(1232)-Resonanz verläuft. Bei der Suche nach exotischen Resonanzen wurden keine statistisch signifikanten Strukturen gefunden. Es wurden Obergrenzen für den differentiellen Wirkungsquerschnitt ermittelt.

Study of the helicity dependence of single pion photoproduction on the deuteron

Der erste experimentelle Test der GDH-Summenregel für das Proton wurde 1998 am MAMI-Beschleuniger der Universität Mainz durchgeführt. Ferner wurde ein Pilot-Experiment mit einem polarisierten Deuteron-Target vorgenommen. Dieselbe Kollaboration führte 2003 ein auf das Deuteron ausgerichtetes Experiment durch mit der Absicht, die GDH-Summenregel für das Neutron zu untersuchen. Der in beiden Experimenten verwendete Aufbau erlaubt nicht nur die Messung des totalen Wirkungsquerschnitts, sondern auch gleichzeitig einzelne Teilreaktionen zu studieren. In dieser Arbeit werden die Daten des Deuteron-Pilot-Experiments von 1998 analysiert. Desweiteren wird eine Studie der Helizitätsabhängigkeit der differenziellen Wirkungsquerschnitte für drei Pion-Photoproduktionskanäle des Deuterons in der oberen Hälfte der Delta-Resonanz präsentiert. Diese Ergebnisse werden mit einem theoretischen Modell verglichen. Dabei wurde eine hinreichend gute Übereinstimmung für die unpolarisierten Reaktionen gefunden, während für die polarisierten Kanäle kleinere Diskrepanzen beobachtet wurden. Der Targetpolarisationsgrad ist einer der relevanten Parameter, der für eine absolute Normalisierung der Wirkungsquerschnitte notwendig ist. Die Analyse dieses Parameters für die 2003er Daten wird in der vorliegenden Arbeit vorgestellt. Zur Zeit ist in Mainz ein Frozen-Spin-Target im Bau. Es wird als Target für polarisierte Protonen oder polarisierte Deuteronen für zukünftige Experimente mit dem Crystal Ball zur Verfügung stehen. Die Vorbereitungen der verschiedenen Subsysteme dieses Aufbaus stellten einen wichtigen Teil dieser Arbeit dar. Die fundamentalen Grundlagen der Methode und deren technische Umsetzung, sowie der momentane Status der Aufbauarbeiten am Target werden im Detail präsentiert.