On phytochrome absorption and the phytochrome photoequilibrium in a green leaf: environmental sensitivity and photoequilibrium time

The average, corrected attenuance spectra for both spectral forms of phytochrome in a mature leaf were calculated. Optical masking by chlorophyll together with the detour effect (optical path lengthening effect) due to multiple light scattering led to large changes in both the Qy band shape and wavelength position and the effective intensity of the weak vibrational bands increases. The Pfr/Pr oscillator-strength-ratio between 400-750 nm (0.93 in vitro), becomes 1.63 in a leaf. Thus the dominant absorption form is Pfr. These two values permit calculation of the phytochrome photoequilibrium under conditions of daylight illumination both in vitro and in folia. These values are 0.6 and 0.38 respectively. Previous literature estimates for the situation in vitro, based on the 660/730 nm absorption ratio, yielded values close to 0.6. It is demonstrated that this large decrease in the phytochrome photoequilibrium in a leaf has the effect of translating this parameter to a position on the dose (red/far-red light ratio)-response (Pfr/Ptot) plot towards greater sensitivity to changes in the environmental red/far-red ratio. The increased sensitivity factor is almost five-fold for the daylight environment and is even greater for the various shade-light environments. The approximate time taken to attain photoequilibrium (1/e lifetime) has also been calculated for phytochrome in a leaf in different light environments. For the daylight environment the photoequilibration time is 5 s, which increases into the 20-80 s interval under different degrees of shade light. Thus, despite the strong optical masking by chlorophyll in a mature leaf, the phytochrome photoequilibrium is attained quite rapidly on a physiological time scale

Photosynthesis and negative entropy production

The widely held view that the maximum efficiency of a photosynthetic pigment system is given by the Carnot cycle expression (1 - T/T-r) for energy transfer from a hot bath (radiation at temperature T-r) to a cold bath (pigment system at temperature T) is critically examined and demonstrated to be inaccurate when the entropy changes associated with the microscopic process of photon absorption and photochemistry at the level of single photosystems are considered. This is because entropy losses due to excited state generation and relaxation are extremely small (Delta S 0.98 and xi > 0.92 respectively, and which, in principle, function with negative entropy production. It is demonstrated that for the case of xi >(1 - T/T-r) entropy production is always negative and only becomes positive when xi <(1 - T/T-r)

Reply to "Commentary on photosynthesis and negative entropy production by Jennings and coworkers" by J. Lavergne

It is argued that the chemical potential analogy does not provide useful information on the thermodynamics of photosystems, as the thermodynamic efficiency of an absorbed quantum is not considered. Instead, the approach based on either entropy balance or entropy flux considerations does provide this information. At high thermodynamic efficiencies, primary photochemistry can, in principle, violate the Second Law of Thermodynamics. (c) 2006 Elsevier B.V. All rights reserved

Cell death-mediated antiviral effect of chitosan in tobacco

The antiviral activity induced by chitosan (CHT), and the mechanisms underlying it, were studied in a tobacco-tobacco necrosis necrovirus (TNV) pathosystem. Treatments with 0.1% CHT enhanced tobacco inducible defenses against TNV, reducing significantly the virus-induced necrotic lesions (in a range from 32% to 83%). In planta, this resistance was associated with a network of callose deposits, micro-oxidative bursts and micro-hypersensitive responses (micro-HRs), as assessed, respectively, by aniline blue, 3,3'-diaminobenzidine (DAB) and Evans blue staining. In order to verify if CHT-elicited cell death could be regarded as an apoptotic process, tobacco bright yellow 2 (BY2) cell cultures were treated with different CHT concentrations, ranging from 0.01% to 0.1%. After 6 h about half of the cultured cells incubated in 0.05% CHT were Evans blue positive, showing some typical morphological features of apoptosis, such as cytoplasm shrinkage and nuclear chromatin condensation. The latter was checked by 4',6-diamino-2-phenylindole (DAPI) and ethidium bromide nuclear staining and was visible already at 2 h after treatment. Moreover, the cell death kinetic induced by CHT was delayed by Verapamil (R), a calcium channel blocker. Finally, electrophoresis of genomic DNA extracted from cultured cell after 48 h treatment showed internucleosomal fragmentation, visualized as a distinct ladder of DNA bands corresponding to oligonucleosomal units

Fluorescence Lifetime Spectrum of the Plant Photosystem II Core Complex : Photochemistry Does Not Induce Specific Reaction Center Quenching

The photosystem II kinetic model (diffusion or trap-limited) is still much debated. There is discussion about whether energy transfer from the core antenna (CP47 and CP43) to the reaction center complex (D1-D2-cyt b559) is rate-limiting (transfer to trap-limited). This study investigates this problem in isolated core particles by exploiting the different optical properties of the core antenna and the reaction center complex near 680 nm, due to P680 and an isoenergetic pheophytin. This was used as a marker feature for the reaction center complex. If the transfer to the trap-limited model were correct, assuming excited-state thermalization, the specific reaction center fluorescence decay lifetime should be shorter near 680 nm, where there is reaction center complex specificity, than at the other emission wavelengths. Such a selective reaction center feature was not observed in fluorescence decay measurements. At the experimental resolution used here, we conclude that the trap-limited energy transfer to the reaction center could, at the most, be 20% limiting. Thus, the transfer to the trap-limited model is not supported. A kinetic, compartmental analysis was also performed on the data, taking into account a large number of separate measurements and the associated errors. Target analysis, considering these intermeasurement errors, yielded two minima which adequately describe the fluorescence lifetime data. The nonunique nature of the description is due to the fact that we have taken into consideration these intermeasurement errors. In our case, due to these errors, a correct kinetic model interpretation required additional experimental information

Entropy consumption in primary photosynthesis

Knox and Parson have objected to our previous conclusion on possible negative entropy production during primary photochemistry, i.e., from photon absorption to primary charge separation, by considering a pigment system in which primary photochemistry is not specifically considered. This approach does not address our proposal. They suggest that when a pigment absorbs light and passes to an excited state, its entropy increases by hν/T. This point is discussed in two ways: (i) from considerations based on the energy gap law for excited state relaxation; (ii) using classical thermodynamics, in which free energy is introduced into the pigment (antenna) system by photon absorption. Both approaches lead us to conclude that the excited state and the ground state are isoentropic, in disagreement with Knox and Parson. A discussion on total entropy changes specifically during the charge separation process itself indicates that this process may be almost isoentropic and thus our conclusions on possible negentropy production associated with the sequence of reactions which go from light absorption to the first primary charge separation event, due to its very high thermodynamic efficiency, remain unchanged

Prognostic impact of diabetes and prediabetes on survival outcomes in patients with chronic heart failure: A post-hoc analysis of the GISSI-HF (Gruppo Italiano per lo Studio della Sopravvivenza nella Insufficienza Cardiaca-Heart Failure) trial

826BACKGROUND: The independent prognostic impact of diabetes mellitus (DM) and prediabetes mellitus (pre-DM) on survival outcomes in patients with chronic heart failure has been investigated in observational registries and randomized, clinical trials, but the results have been often inconclusive or conflicting. We examined the independent prognostic impact of DM and pre-DM on survival outcomes in the GISSI-HF (Gruppo Italiano per lo Studio della Sopravvivenza nella Insufficienza Cardiaca-Heart Failure) trial. METHODS AND RESULTS: We assessed the risk of all-cause death and the composite of all-cause death or cardiovascular hospitalization over a median follow-up period of 3.9 years among the 6935 chronic heart failure participants of the GISSI-HF trial, who were stratified by presence of DM (n=2852), pre-DM (n=2013), and non-DM (n=2070) at baseline. Compared with non-DM patients, those with DM had remarkably higher incidence rates of all-cause death (34.5% versus 24.6%) and the composite end point (63.6% versus 54.7%). Conversely, both event rates were similar between non-DM patients and those with pre-DM. Cox regression analysis showed that DM, but not pre-DM, was associated with an increased risk of all-cause death (adjusted hazard ratio, 1.43; 95% CI, 1.28-1.60) and of the composite end point (adjusted hazard ratio, 1.23; 95% CI, 1.13-1.32), independently of established risk factors. In the DM subgroup, higher hemoglobin A1c was also independently associated with increased risk of both study outcomes (all-cause death: adjusted hazard ratio, 1.21; 95% CI, 1.02-1.43; and composite end point: adjusted hazard ratio, 1.14; 95% CI, 1.01-1.29, respectively). CONCLUSIONS: Presence of DM was independently associated with poor long-term survival outcomes in patients with chronic heart failure.openopenDauriz, Marco; Targher, Giovanni; Temporelli, Pier Luigi; Lucci, Donata; Gonzini, Lucio; Nicolosi, Gian Luigi; Marchioli, Roberto; Tognoni, Gianni; Latini, Roberto; Cosmi, Franco; Tavazzi, Luigi; Maggioni, Aldo Pietro*; Moccetti, T.; Rossi, M.G.; Pasotti, E.; Vaghi, F.; Roncarolo, P.; Zunino, M.T.; Matta, F.; Actis Perinetto, E.; Gaita, F.; Azzaro, G.; Zanetta, M.; Paino, A.M.; Parravicini, U.; Vegis, D.; Conte, R.; Ferraro, P.; De Bernardi, A.; Morelloni, S.; Fagnani, M.; Greco Lucchina, P.; Montagna, L.; Bellone, E.; Sappè, D.; Ferraro, F.; Delucchi, M.; Reynaud, S.G.; Dore, M.; La Brocca, A.; Massobrio, N.; Bo, L.; Trinchero, R.; Imazio, M.; Brocchi, G.; Nejrotti, A.; Rissone, L.; Gabasio, S.; Zocchi, C.; Randazzo, S.; Crenna, A.; Giannuzzi, P.; Bonanomi, E.; Mezzani, A.; De Marchi, M.; Begliuomini, G.; Gianonatti, C.A.; Gavazzi, A.; Grosu, A.; Dei Cas, L.; Nodari, S.; Garyfallidis, P.; Bertoletti, A.; Bonifazi, C.; Arisi, S.; Mascaro, F.; Fraccarollo, M.; Dell'Orto, S.; Sfolcini, M.; Bortolini, F.; Raccagni, D.; Turelli, A.; Santarone, M.; Miglierina, E.; Sormani, L.; Jemoli, R.; Tettamanti, F.; Pirelli, S.; Bianchi, C.; Verde, S.; Mariani, M.; Ziacchi, V.; Ferrazza, A.; Russo, A.; Bortolotti, M.; Pasini, G.F.; Volpi, A.; Jones, K.N.; Cuzzucrea, D.; Gullace, G.; Carbone, C.; Granata, A.; De Servi, S.; Del Rosso, G.; Inserra, C.; Renaldini, E.; Zappa, C.; Moretti, M.; Zanini, R.; Ferrari, M.; Moroni, E.; Cei, A.; Lissi, C.; Dovico, E.; Fiorentini, C.; Palermo, P.; Brusoni, B.; Negrini, M.; Heyman, J.; Danzi, G.B.; Finzi, A.; Frigerio, M.; Turazza, F.; Beretta, L.; Sachero, A.; Casazza, F.; Squadroni, L.; Lombardi, F.; Marano, L.; Margonato, A.; Fragasso, G.; Febo, O.C.; Aiolfi, E.; Olmetti, F.; Grieco, A.; Antonazzo, V.; Specchia, G.; Mortara, A.; Robustelli, F.; Songini, M.G.; Schweiger, C.; Frisinghelli, A.; Palvarini, M.; Campana, C.; Scelsi, L.; Ajmone Marsan, N.; Cobelli, F.; Gualco, A.; Opasich, C.; De Feo, S.; Mazzucco, R.; Iannone, M.A.; Diaco, T.; Zaniboni, D.; Milanesi, G.; Nassiacos, D.; Meloni, S.; Giani, P.; Nicoli, T.; Malinverni, C.; Gusmini, A.; Pozzoni, L.; Bisiani, G.; Margaroli, P.; Schizzarotto, A.; Daverio, A.; Occhi, G.; Partesana, N.; Bandini, P.; Rosella, M.G.; Giustiniani, S.; Cucchi, G.; Pedretti, R.; Raimondo, R.; Vaninetti, R.; Fedele, A.; Ghezzi, I.; Rezzonico, E.; Salerno Uriarte, J.A.; Morandi, F.; Salvucci, F.; Valenti, C.; Graziano, G.; Romanò, M.; Cimminiello, C.; Mangone, I.; Lombardo, M.; Quorso, P.; Marinoni, G.; Breghi, M.; Erckert, M.; Dienstl, A.; Mirante Marini, G.; Stefenelli, C.; Cioffi, G.; Buczkowska, E.; Bonanome, A.; Bazzanini, F.; Parissenti, L.; Serafini, C.; Catania, G.; Tarantini, L.; Rigatelli, G.; Boni, S.; Pasini, A.; Masini, E.; Zampiero, A.A.; Zanchetta, M.; Franceschetto, L.; Delise, P.; Marcon, C.; Sacchetta, A.; Borgese, L.; Artusi, L.; Casolino, P.; Corbara, F.; Banzato, A.; Barbiero, M.; Aldegheri, M.P.; Bazzucco, R.; Crivellenti, G.; Raviele, A.; Zanella, C.; Pascotto, P.; Sarto, P.; Milan, S.; Barbieri, E.; Girardi, P.; Dalla Villa, W.; Dalle Mule, J.; Di Sipio, M.L.; Cazzin, R.; Milan, D.; Zonzin, P.; Carraro, M.; Rossi, R.; Carbonieri, E.; Rossi, I.; Stritoni, P.; Meneghetti, P.; Risica, G.; Tenderini, P.L.; Vassanelli, C.; Zanolla, L.; Perini, G.; Brighetti, G.; Chiozza, R.; Giuliano, G.; Baldin, M.G.; Gortan, R.; Cesanelli, R.; Nicolosi, G.L.; Piazza, R.; Mos, L.; Vriz, O.; Pavan, D.; Pascottini, G.; Alberti, E.; Werren, M.; Solinas, L.; Sinagra, G.; Longaro, F.; Fioretti, P.; Albanese, M.C.; Miani, D.; Gianrossi, R.; Pende, A.; Rubartelli, P.; Magaia, O.; Domenicucci, S.; Caruso, D.; Faraguti, A.S.; Magliani, L.; Miccoli, F.; Guglielmino, G.; Bertoli, D.; Cantarelli, A.; Orlandi, S.; Vallebona, A.; Pozzati, A.; Brega, G.; Pancaldi, L.G.; Vandelli, R.; Urbinati, S.; Poci, M.G.; Zoli, M.; Costa, G.M.; Guiducci, U.; Zobbi, G.; Tartagni, F.; Tisselli, A.; Gentili, A.; Pieri, P.; Cagnetta, E.; Bendinelli, S.; Barbieri, A.; Conti, R.; Ferrari, R.; Merlini, F.; Fucili, A.; Moruzzi, P.; Buia, E.; Galvani, M.; Ferrini, D.; Baggioni, G.; Yiannacopulu, P.; Canè, G.; Bonfiglioli, A.; Zandomeneghi, R.; Brugioni, L.; Giannini, A.; Di Ruvo, R.; Giuliani, M.; Rusconi, L.; Del Corso, P.; Piovaccari, G.; Bologna, F.; Venturi, P.; Melandri, F.; Bagni, E.; Bolognese, L.; Perticucci, R.; Zuppiroli, A.; Nannini, M.; Consoli, N.; Petrone, P.; Pipitò, C.; Colombi, L.; Bernardi, D.; Mariani, P.R.; Testa, R.; Mazzinghi, F.; Cosmi, F.; Cosmi, D.; Zipoli, A.; Cecchi, A.; Castelli, G.; Ciaccheri, M.; Mori, F.; Pieri, F.; Valoti, P.; Chiarantini, D.; Santoro, G.M.; Minneci, C.; Marchi, F.; Milli, M.; Zambaldi, G.; Zipoli, A.; Brandinelli Geri, A.A.; Cipriani, M.; Alessandri, M.; Severi, S.; Stefanelli, S.; Comella, A.; Poddighe, R.; Digiorgio, A.; Carluccio, M.; Berti, S.; Rizza, A.; Bonatti, V.; Molendi, V.; Brancato, A.; D'Aprile, N.; Giappichini, G.; Del Vecchio, S.; Mantini, G.; De Tommasi, F.; Meucci, G.; Cordoni, M.; Bechi, S.; Barsotti, L.; Baldini, P.; Romei, M.; Scopelliti, G.; Lauri, G.; Pestelli, F.; Furiozzi, F.; Cocchieri, M.; Severini, D.; Patriarchi, F.; Chiocchi, P.; Buccolieri, M.; Martinelli, S.; Wee, A.; Angelici, F.; Bernardinangeli, M.; Proietti, G.; Biscottini, B.; Panciarola, R.; Marinacci, L.; Perna, G.P.; Gabrielli, D.; Moraca, A.; Moretti, L.; Partemi, L.; Gregori, G.; Amici, R.; Patteri, G.; Capone, P.; Savini, E.; Morgagni, G.L.; Paccaloni, L.; Pezzuoli, F.; Carincola, S.; Papi, S.; De Crescentini, S.; Gerardi, P.; Midi, P.; Gallenzi, E.; Pajes, G.; Mancone, C.; Di Spirito, V.; Di Gennaro, M.; Calcagno, S.; Toscano, S.; Antonicoli, S.; Carta, F.; Giorgi, G.; Comito, F.; Daniele, E.; Ciarla, O.; Gelfo, P.G.; Acquaviva, A.; Testa, D.; Testa, G.; Pagliaro, F.A.; Russo, F.; Vetta, F.; Marchese, I.; Di Sciascio, G.; D'Ambrosio, A.; Leggio, F.; Del Sindaco, D.; Lacchè, A.; Avallone, A.; Risa, M.P.; Azzolini, P.; Baldo, E.; Giovannini, E.; Pulignano, G.; Tondo, C.; Picchio, E.; Biffani, E.; Tanzi, P.; Pozzar, F.; Farnetti, F.; Azzarito, M.; Santini, M.; Varveri, A.; Ferraiuolo, G.; Valtorta, C.; Gaspardone, A.; Barbato, G.; Ceci, V.; Aspromonte, N.; Bellocci, F.; Colizzi, C.; Fedele, F.; Perez, F.I.; Galati, A.; Rossetti, A.; Mainella, A.; Ciuffetta, D.; Matteucci, C.; Busi, G.; De Angelis, A.; Farina, G.; Granatelli, A.; Leone, F.; Frasca, F.; Pajes, G.; Di Giovambattista, R.; Castellani, G.; Massaro, G.; Mastrogiuseppe, G.; Vacri, A.; De Sanctis, F.; Cioli, M.; Di Luzio, S.; Napoletano, C.; Piccioni, L.L.; De Simone, G.; Ottaviano, A.; Mazza, V.; Spedaliere, C.; Staniscia, D.; Calgione, E.; De Marco, G.; Chiacchio, T.; Di Napoli, T.; Romanzi, S.; Salvatore, G.; Golino, P.; Palermo, A.; Mascia, F.; Vetrano, A.; Vinciguerra, A.; Caliendo, L.; Longobardi, R.; De Caro, G.; Di Nola, R.; Piemonte, F.; Prinzi, D.; De Rosa, P.; De Rosa, V.; Riello, F.; Capuano, V.; Vecchio, G.; Landi, M.; Amato, S.; Garofalo, M.; Caruso, D.; D'Avino, M.; Sensale, P.; Maiolica, O.; Santoro, R.; Caso, P.; Miceli, D.; Maurea, N.; Bianchi, U.; Crispo, C.; Chiariello, M.; Perrone Filardi, P.; Russo, L.; Capuano, N.; Ungaro, G.; Vergara, G.; Scafuro, F.; D'Angelo, G.; Campaniello, C.; Bottiglieri, P.; Volpe, A.; Battista, R.; De Risi, L.; Cardillo, G.; Sibilio, G.; Marino, A.P.; Silvestri, F.; Predotti, P.; Iervoglini, A.; Stefanelli, S.; De Matteis, C.; Sarnicola, P.; Matarazzo, M.M.; Baldi, S.; Iuliano, V.; Astarita, C.; Cuccaro, P.; Liguori, A.; Liguori, G.; Gregorio, G.; Petraglia, L.; Antonelli, G.; Amodio, G.; De Luca, I.; Traversa, D.; Franchini, G.; Lenti, M.L.; Cavallari, D.; D'Agostino, C.; Scalera, G.; Altamura, C.M.; Russo, M.; Mascolo, A.R.; Pettinati, G.; Ciricugno, S.A.; Scrutinio, D.; Passantino, A.; Mastrangelo, D.; Di Masi, A.; De Carne, R.; Cannone, M.; Dibiase, F.; Pensato, M.; Loliva, F.; Trapani, F.; Panettieri, I.; Leone, L.; Di Biase, M.; Carrone, M.; Gallone, V.; Cocco, F.; Costantini, M.; Tritto, C.; Cavalieri, F.; Stella, L.; Magliari, F.; Callerame, M.; De Giorgi, A.; Pellegrino, L.; Correra, M.; Portulano, V.; Nisi, G.L.; Grassi, G.; Cristallo, E.; De Laura, D.; Salerno, C.; Fanelli, R.; Villella, M.; Pede, S.; Renna, A.; De Lorenzi, E.; Urso, L.; Lenti, V.; Peluso, A.; Baldi, N.; Polimeni, G.; Galati, A.; Palma, P.; Lauletta, R.; Tagliamonte, E.; Cirillo, T.; Silvestri, B.; Centonze, G.; D'Alessandro, B.; Truncellito, L.; Mecca, D.; Petruzzi, M.A.; Coviello, R.O.M.; Lopizzo, A.; Chiaffitelli, M.; Barbuzzi, S.; Gubelli, S.; Germinario, G.; Cosentino, N.; Mingrone, A.; Vico, R.; Borrello, G.; Mazza, M.L.; Cimino, R.; Galasso, D.; Cassadonte, F.; Talarico, U.; Perticone, F.; Cassano, S.; Catapano, F.; Calemme, S.; Feraco, E.; Cloro, C.; Misuraca, G.; Caporale, R.; Vigna, L.; Spagnuolo, V.; De Rosa, F.; Spadafora, G.; Zampaglione, G.; Russo, R.; Schipani, F.A.; Ferragina, A.F.; Stranieri, D.; Musca, G.; Carpino, C.; Bencardino, P.; Raimondo, F.; Musacchio, D.; Pulitanò, G.; Ruggeri, A.; Provenzano, A.; Salituri, S.; Musolino, M.; Calandruccio, S.; Marrari, A.; Tripodi, E.; Scali, R.; Anastasio, L.; Arone, A.; Aragona, P.; Donnangelo, L.; Comito, M.G.A.; Bilotta, F.; Vaccaro, I.; Rametta, R.; Ventura, V.; Bonvegna, A.; Alì, A.; Cinnirella, C.; Raineri, M.; Pompeo, F.; Cascio Ingurgio, N.; Carini, V.; Coco, R.; Giunta, G.; Leonardi, G.; Randazzo, V.; Di Blasi, V.; Tamburino, C.; Russo, G.; Mangiameli, S.; Cardillo, R.; Castelli, D.; Inserra, V.; Arena, A.; Gulizia, M.M.; Raciti, S.; Rapisarda, G.; Romano, R.; Prestifilippo, P.; Braschi, G.B.; Ledda, G.; Terrazzino, R.; De Caro, M.; Scilabra, G.; Graffagnino, B.; Grassi, R.; Di Tano, G.; Scimone, G.F.; Vasquez, L.; Coppolino, C.; Casale, A.; Castelli, M.; D'Urso, G.; D'Antonio, E.; Lo Presti, L.; Badalamenti, E.; Conti, P.; Sanfilippo, N.; Cirrincione, V.; Cinà, M.T.; Cusimano, G.; Taormina, A.; Giuliano, P.; Bajardi, A.; Mandalà, V.; Canonico, A.; Geraci, G.; Sabella, F.P.; Enia, F.; Floresta, A.M.; Lo Cascio, I.; Gumina, D.; Cavallaro, A.; Piccione, G.; Ferrante, R.; Blandino, M.; Iudicello, M.S.; Mossuti, E.; Romano, G.; Lombardo, L.; Monastra, P.; Di Vincenzo, D.; Porcu, M.; Orrù, P.; Muscas, F.; Giardina, G.; Corda, M.; Locci, G.; Podda, A.; Ledda, M.; Siddi, P.; Lai, C.; Pili, G.; Mercuro, G.; Mureddu, G.; Ganau, A.; Meloni, G.; Poddighe, G.; Sanna, G.; Barlera, Simona; Franzosi, Maria Grazia; Porcu, Maurizio; Yusuf, Salim; Camerini, Fulvio; Cohn, Jay N.; Decarli, Adriano; Pitt, Bertram; Sleight, Peter; Poole-Wilson, Philip A.; Geraci, Enrico; Scherillo, Marino; Fabbri, Gianna; Bartolomei, Barbara; Bertoli, Daniele; Cobelli, Franco; Fresco, Claudio; Ledda, Antonietta; Levantesi, Giacomo; Opasich, Cristina; Rusconi, Franco; Sinagra, Gianfranco; Turazza, Fabio; Volpi, Alberto; Ceseri, Martina; Alongi, Gianluca; Atzori, Antonio; Bambi, Filippo; Bastarolo, Desiree; Bianchini, Francesca; Cangioli, Iacopo; Canu, Vittoriana; Caporusso, Concetta; Cenni, Gabriele; Cintelli, Laura; Cocchio, Michele; Confente, Alessia; Fenicia, Eva; Friso, Giorgio; Gianfriddo, Marco; Grilli, Gianluca; Lazzaro, Beatrice; Lonardo, Giuseppe; Luise, Alessia; Nota, Rachele; Orlando, Mariaelena; Petrolo, Rosaria; Pierattini, Chiara; Pierota, Valeria; Provenzani, Alessandro; Quartuccio, Velia; Ragno, Anna; Serio, Chiara; Spolaor, Alvise; Tafi, Arianna; Tellaroli, Elisa; Ghio, Stefano; Ghizzardi, Elisa; Masson, Serge; Crociati, Lella; La Rovere, Maria Teresa; Corrà, Ugo; Di Giulio, Paola; Finzi, Andrea; Gorini, Marco; Milani, Valentina; Orsini, Giampietro; Bianchini, Elisa; Cabiddu, Silvia; Cangioli, Ilaria; Cipressa, Laura; Cipressa, Maria Lucia; Di Bitetto, Giuseppina; Ferri, Barbara; Galbiati, Luisa; Lorimer, Andrea; Pera, Carla; Priami, Paola; Vasamì, AntonellaDauriz, Marco; Targher, Giovanni; Temporelli, Pier Luigi; Lucci, Donata; Gonzini, Lucio; Nicolosi, Gian Luigi; Marchioli, Roberto; Tognoni, Gianni; Latini, Roberto; Cosmi, Franco; Tavazzi, Luigi; Maggioni, Aldo Pietro; Moccetti, T.; Rossi, M. G.; Pasotti, E.; Vaghi, F.; Roncarolo, P.; Zunino, M. T.; Matta, F.; Actis Perinetto, E.; Gaita, F.; Azzaro, G.; Zanetta, M.; Paino, A. M.; Parravicini, U.; Vegis, D.; Conte, R.; Ferraro, P.; De Bernardi, A.; Morelloni, S.; Fagnani, M.; Greco Lucchina, P.; Montagna, L.; Bellone, E.; Sappè, D.; Ferraro, F.; Delucchi, M.; Reynaud, S. G.; Dore, M.; La Brocca, A.; Massobrio, N.; Bo, L.; Trinchero, R.; Imazio, M.; Brocchi, G.; Nejrotti, A.; Rissone, L.; Gabasio, S.; Zocchi, C.; Randazzo, S.; Crenna, A.; Giannuzzi, P.; Bonanomi, E.; Mezzani, A.; De Marchi, M.; Begliuomini, G.; Gianonatti, C. A.; Gavazzi, A.; Grosu, A.; Dei Cas, L.; Nodari, S.; Garyfallidis, P.; Bertoletti, A.; Bonifazi, C.; Arisi, S.; Mascaro, F.; Fraccarollo, M.; Dell'Orto, S.; Sfolcini, M.; Bortolini, F.; Raccagni, D.; Turelli, A.; Santarone, M.; Miglierina, E.; Sormani, L.; Jemoli, R.; Tettamanti, F.; Pirelli, S.; Bianchi, C.; Verde, S.; Mariani, M.; Ziacchi, V.; Ferrazza, A.; Russo, A.; Bortolotti, M.; Pasini, G. F.; Volpi, A.; Jones, K. N.; Cuzzucrea, D.; Gullace, G.; Carbone, C.; Granata, A.; De Servi, S.; Del Rosso, G.; Inserra, C.; Renaldini, E.; Zappa, C.; Moretti, M.; Zanini, R.; Ferrari, M.; Moroni, E.; Cei, A.; Lissi, C.; Dovico, E.; Fiorentini, C.; Palermo, P.; Brusoni, B.; Negrini, M.; Heyman, J.; Danzi, G. B.; Finzi, A.; Frigerio, M.; Turazza, F.; Beretta, L.; Sachero, A.; Casazza, F.; Squadroni, L.; Lombardi, F.; Marano, L.; Margonato, A.; Fragasso, G.; Febo, O. C.; Aiolfi, E.; Olmetti, F.; Grieco, A.; Antonazzo, V.; Specchia, G.; Mortara, A.; Robustelli, F.; Songini, M. G.; Schweiger, C.; Frisinghelli, A.; Palvarini, M.; Campana, C.; Scelsi, L.; Ajmone Marsan, N.; Cobelli, F.; Gualco, A.; Opasich, C.; De Feo, S.; Mazzucco, R.; Iannone, M. A.; Diaco, T.; Zaniboni, D.; Milanesi, G.; Nassiacos, D.; Meloni, S.; Giani, P.; Nicoli, T.; Malinverni, C.; Gusmini, A.; Pozzoni, L.; Bisiani, G.; Margaroli, P.; Schizzarotto, A.; Daverio, A.; Occhi, G.; Partesana, N.; Bandini, P.; Rosella, M. G.; Giustiniani, S.; Cucchi, G.; Pedretti, R.; Raimondo, R.; Vaninetti, R.; Fedele, A.; Ghezzi, I.; Rezzonico, E.; Salerno Uriarte, J. A.; Morandi, F.; Salvucci, F.; Valenti, C.; Graziano, G.; Romanò, M.; Cimminiello, C.; Mangone, I.; Lombardo, M.; Quorso, P.; Marinoni, G.; Breghi, M.; Erckert, M.; Dienstl, A.; Mirante Marini, G.; Stefenelli, C.; Cioffi, G.; Buczkowska, E.; Bonanome, A.; Bazzanini, F.; Parissenti, L.; Serafini, C.; Catania, G.; Tarantini, L.; Rigatelli, G.; Boni, S.; Pasini, A.; Masini, E.; Zampiero, A. A.; Zanchetta, M.; Franceschetto, L.; Delise, P.; Marcon, C.; Sacchetta, A.; Borgese, L.; Artusi, L.; Casolino, P.; Corbara, F.; Banzato, A.; Barbiero, M.; Aldegheri, M. P.; Bazzucco, R.; Crivellenti, G.; Raviele, A.; Zanella, C.; Pascotto, P.; Sarto, P.; Milan, S.; Barbieri, E.; Girardi, P.; Dalla Villa, W.; Dalle Mule, J.; Di Sipio, M. L.; Cazzin, R.; Milan, D.; Zonzin, P.; Carraro, M.; Rossi, R.; Carbonieri, E.; Rossi, I.; Stritoni, P.; Meneghetti, P.; Risica, G.; Tenderini, P. L.; Vassanelli, C.; Zanolla, L.; Perini, G.; Brighetti, G.; Chiozza, R.; Giuliano, G.; Baldin, M. G.; Gortan, R.; Cesanelli, R.; Nicolosi, G. L.; Piazza, R.; Mos, L.; Vriz, O.; Pavan, D.; Pascottini, G.; Alberti, E.; Werren, M.; Solinas, L.; Sinagra, G.; Longaro, F.; Fioretti, P.; Albanese, M. C.; Miani, D.; Gianrossi, R.; Pende, A.; Rubartelli, P.; Magaia, O.; Domenicucci, S.; Caruso, D.; Faraguti, A. S.; Magliani, L.; Miccoli, F.; Guglielmino, G.; Bertoli, D.; Cantarelli, A.; Orlandi, S.; Vallebona, A.; Pozzati, A.; Brega, G.; Pancaldi, L. G.; Vandelli, R.; Urbinati, S.; Poci, M. G.; Zoli, M.; Costa, G. M.; Guiducci, U.; Zobbi, G.; Tartagni, F.; Tisselli, A.; Gentili, A.; Pieri, P.; Cagnetta, E.; Bendinelli, S.; Barbieri, A.; Conti, R.; Ferrari, R.; Merlini, F.; Fucili, A.; Moruzzi, P.; Buia, E.; Galvani, M.; Ferrini, D.; Baggioni, G.; Yiannacopulu, P.; Canè, G.; Bonfiglioli, A.; Zandomeneghi, R.; Brugioni, L.; Giannini, A.; Di Ruvo, R.; Giuliani, M.; Rusconi, L.; Del Corso, P.; Piovaccari, G.; Bologna, F.; Venturi, P.; Melandri, F.; Bagni, E.; Bolognese, L.; Perticucci, R.; Zuppiroli, A.; Nannini, M.; Consoli, N.; Petrone, P.; Pipitò, C.; Colombi, L.; Bernardi, D.; Mariani, P. R.; Testa, R.; Mazzinghi, F.; Cosmi, F.; Cosmi, D.; Zipoli, A.; Cecchi, A.; Castelli, G.; Ciaccheri, M.; Mori, F.; Pieri, F.; Valoti, P.; Chiarantini, D.; Santoro, G. M.; Minneci, C.; Marchi, F.; Milli, M.; Zambaldi, G.; Zipoli, A.; Brandinelli Geri, A. A.; Cipriani, M.; Alessandri, M.; Severi, S.; Stefanelli, S.; Comella, A.; Poddighe, R.; Digiorgio, A.; Carluccio, M.; Berti, S.; Rizza, A.; Bonatti, V.; Molendi, V.; Brancato, A.; D'Aprile, N.; Giappichini, G.; Del Vecchio, S.; Mantini, G.; De Tommasi, F.; Meucci, G.; Cordoni, M.; Bechi, S.; Barsotti, L.; Baldini, P.; Romei, M.; Scopelliti, G.; Lauri, G.; Pestelli, F.; Furiozzi, F.; Cocchieri, M.; Severini, D.; Patriarchi, F.; Chiocchi, P.; Buccolieri, M.; Martinelli, S.; Wee, A.; Angelici, F.; Bernardinangeli, M.; Proietti, G.; Biscottini, B.; Panciarola, R.; Marinacci, L.; Perna, G. P.; Gabrielli, D.; Moraca, A.; Moretti, L.; Partemi, L.; Gregori, G.; Amici, R.; Patteri, G.; Capone, P.; Savini, E.; Morgagni, G. L.; Paccaloni, L.; Pezzuoli, F.; Carincola, S.; Papi, S.; De Crescentini, S.; Gerardi, P.; Midi, P.; Gallenzi, E.; Pajes, G.; Mancone, C.; Di Spirito, V.; Di Gennaro, M.; Calcagno, S.; Toscano, S.; Antonicoli, S.; Carta, F.; Giorgi, G.; Comito, F.; Daniele, E.; Ciarla, O.; Gelfo, P. G.; Acquaviva, A.; Testa, D.; Testa, G.; Pagliaro, F. A.; Russo, F.; Vetta, F.; Marchese, I.; Di Sciascio, G.; D'Ambrosio, A.; Leggio, F.; Del Sindaco, D.; Lacchè, A.; Avallone, A.; Risa, M. P.; Azzolini, P.; Baldo, E.; Giovannini, E.; Pulignano, G.; Tondo, C.; Picchio, E.; Biffani, E.; Tanzi, P.; Pozzar, F.; Farnetti, F.; Azzarito, M.; Santini, M.; Varveri, A.; Ferraiuolo, G.; Valtorta, C.; Gaspardone, A.; Barbato, G.; Ceci, V.; Aspromonte, N.; Bellocci, F.; Colizzi, C.; Fedele, F.; Perez, F. I.; Galati, A.; Rossetti, A.; Mainella, A.; Ciuffetta, D.; Matteucci, C.; Busi, G.; De Angelis, A.; Farina, G.; Granatelli, A.; Leone, F.; Frasca, F.; Pajes, G.; Di Giovambattista, R.; Castellani, G.; Massaro, G.; Mastrogiuseppe, G.; Vacri, A.; De Sanctis, F.; Cioli, M.; Di Luzio, S.; Napoletano, C.; Piccioni, L. L.; De Simone, G.; Ottaviano, A.; Mazza, V.; Spedaliere, C.; Staniscia, D.; Calgione, E.; De Marco, G.; Chiacchio, T.; Di Napoli, T.; Romanzi, S.; Salvatore, G.; Golino, P.; Palermo, A.; Mascia, F.; Vetrano, A.; Vinciguerra, A.; Caliendo, L.; Longobardi, R.; De Caro, G.; Di Nola, R.; Piemonte, F.; Prinzi, D.; De Rosa, P.; De Rosa, V.; Riello, F.; Capuano, V.; Vecchio, G.; Landi, M.; Amato, S.; Garofalo, M.; Caruso, D.; D'Avino, M.; Sensale, P.; Maiolica, O.; Santoro, R.; Caso, P.; Miceli, D.; Maurea, N.; Bianchi, U.; Crispo, C.; Chiariello, M.; Perrone Filardi, P.; Russo, L.; Capuano, N.; Ungaro, G.; Vergara, G.; Scafuro, F.; D'Angelo, G.; Campaniello, C.; Bottiglieri, P.; Volpe, A.; Battista, R.; De Risi, L.; Cardillo, G.; Sibilio, G.; Marino, A. P.; Silvestri, F.; Predotti, P.; Iervoglini, A.; Stefanelli, S.; De Matteis, C.; Sarnicola, P.; Matarazzo, M. M.; Baldi, S.; Iuliano, V.; Astarita, C.; Cuccaro, P.; Liguori, A.; Liguori, G.; Gregorio, G.; Petraglia, L.; Antonelli, G.; Amodio, G.; De Luca, I.; Traversa, D.; Franchini, G.; Lenti, M. L.; Cavallari, D.; D'Agostino, C.; Scalera, G.; Altamura, C. M.; Russo, M.; Mascolo, A. R.; Pettinati, G.; Ciricugno, S. A.; Scrutinio, D.; Passantino, A.; Mastrangelo, D.; Di Masi, A.; De Carne, R.; Cannone, M.; Dibiase, F.; Pensato, M.; Loliva, F.; Trapani, F.; Panettieri, I.; Leone, L.; Di Biase, M.; Carrone, M.; Gallone, V.; Cocco, F.; Costantini, M.; Tritto, C.; Cavalieri, F.; Stella, L.; Magliari, F.; Callerame, M.; De Giorgi, A.; Pellegrino, L.; Correra, M.; Portulano, V.; Nisi, G. L.; Grassi, G.; Cristallo, E.; De Laura, D.; Salerno, C.; Fanelli, R.; Villella, M.; Pede, S.; Renna, A.; De Lorenzi, E.; Urso, L.; Lenti, V.; Peluso, A.; Baldi, N.; Polimeni, G.; Galati, A.; Palma, P.; Lauletta, R.; Tagliamonte, E.; Cirillo, T.; Silvestri, B.; Centonze, G.; D

Doping Liquid Argon with Xenon in ProtoDUNE Single-Phase: Effects on Scintillation Light

International audienceDoping of liquid argon TPCs (LArTPCs) with a small concentration of xenon is a technique for light-shifting and facilitates the detection of the liquid argon scintillation light. In this paper, we present the results of the first doping test ever performed in a kiloton-scale LArTPC. From February to May 2020, we carried out this special run in the single-phase DUNE Far Detector prototype (ProtoDUNE-SP) at CERN, featuring 770 t of total liquid argon mass with 410 t of fiducial mass. The goal of the run was to measure the light and charge response of the detector to the addition of xenon, up to a concentration of 18.8 ppm. The main purpose was to test the possibility for reduction of non-uniformities in light collection, caused by deployment of photon detectors only within the anode planes. Light collection was analysed as a function of the xenon concentration, by using the pre-existing photon detection system (PDS) of ProtoDUNE-SP and an additional smaller set-up installed specifically for this run. In this paper we first summarize our current understanding of the argon-xenon energy transfer process and the impact of the presence of nitrogen in argon with and without xenon dopant. We then describe the key elements of ProtoDUNE-SP and the injection method deployed. Two dedicated photon detectors were able to collect the light produced by xenon and the total light. The ratio of these components was measured to be about 0.65 as 18.8 ppm of xenon were injected. We performed studies of the collection efficiency as a function of the distance between tracks and light detectors, demonstrating enhanced uniformity of response for the anode-mounted PDS. We also show that xenon doping can substantially recover light losses due to contamination of the liquid argon by nitrogen