BPX-Preconditioning for isogeometric analysis

We consider elliptic PDEs (partial differential equations) in the framework of isogeometric analysis, i.e., we treat the physical domain by means of a B-spline or Nurbs mapping which we assume to be regular. The numerical solution of the PDE is computed by means of tensor product B-splines mapped onto the physical domain. We construct additive multilevel preconditioners and show that they are asymptotically optimal, i.e., the spectral condition number of the resulting preconditioned stiffness matrix is independent of $h$. Together with a nested iteration scheme, this enables an iterative solution scheme of optimal linear complexity. The theoretical results are substantiated by numerical examples in two and three space dimensions

The Impact of an Adapted Physical Activity Program on Bone Turnover, Physical Performance and Fear of Falling in Osteoporotic Women with Vertebral Fractures: A Quasi-Experimental Pilot Study

Physical activity has been indicated as a potential strategy to counteract osteoporosis (OP). This study of post-menopausal women with osteoporotic vertebral fractures investigated the effect of an adapted physical activity (APA) program on two serum bone turnover biomarkers (Bone Alkaline Phosphatase, B-ALP and C-terminal telopeptide of type 1 collagen, CTX-1), functional capacity (6-Minutes Walking Test, 6MWT), and risk and fear of falls (Tinetti and Falls Efficacy scale). The APA group (n = 12) performed a 1-h group session twice per week for 6 months whereas the control group (n = 9) was asked to maintain their current lifestyle. The exercise program did not affect the serum concentrations of B-ALP and CTX-1 biomarkers measured at the baseline and after 6 months in women of the APA group. Moreover, at the end of intervention no significant differences in serum concentrations for either biomarker was observed between the two study groups. Interestingly, when compared to the control group, women in the APA group showed significant improvement in the functional capacity measures by 6MWT (p = 0.037) and a decrease of the risk and fear of falls as indicated by the Tinetti test (p = 0.043). Based on these findings, exercise could provide new perspectives for the care and management of OP

Phenotypic differentiation among native, expansive and introduced populations influences invasion success

Aim: Humans influence species distributions by modifying the environment and by dispersing species beyond their natural ranges. Populations of species that have established in disjunct regions of the world may exhibit trait differentiation from native populations due to founder effects and adaptations to selection pressures in each distributional region. We compared multiple native, expansive and introduced populations of a single species across the world, considering the influence of environmental stressors and transgenerational effects. Location: United States Gulf and Atlantic coasts, United States interior, European Atlantic and Mediterranean coasts, east coast of Australia. Taxon: Baccharis halimifolia L. (eastern baccharis). Methods: We monitored seed germination, seedling emergence, survival and early growth in a common garden experiment, conducted with over 18,200 seeds from 80 populations. We also evaluated the influence of environmental stress and maternal traits on progeny performance. Results: Introduced European Atlantic populations had faster germination and early growth than native populations. However, this was not the case for the more recently naturalized European Mediterranean populations. Introduced Australian populations grew faster than native populations in non-saline environments but had lower survival in saline conditions commonly encountered in the native range. Similarly, expansive inland US populations germinated faster than coastal native populations in non-saline environments but grew and germinated more slowly in saline environments. Maternal inflorescence and plant size were positively related with seed germination and seedling survival, whereas flower abundance was positively correlated with seedling early growth and survival. However, maternal traits explained a much lower fraction of the total variation in early demographic stages of B. halimifolia than did distributional range. Main conclusions: Phenotypic differentiation could allow B. halimifolia to adapt to different biotic and abiotic selection pressures found in each distributional range, potentially contributing to its success in introduced and expansive ranges

Solar radiation effects on the Sardinia Radio Telescope performances

The Sardinia Radio Telescope, a 64-metre diameter fully steerable radio telescope operated by INAF, will be upgraded in order to extend its current operating frequency range 0.3-26.5 GHz up to 116 GHz, thanks to a National Operational Program (PON) funding assigned to INAF by the Italian Ministry of University and Research. The PON project is organized in nine Work Packages, one of which is dedicated to the accomplishment of a sophisticated metrology system designed to monitor the cause of the pointing errors and the reflector surface deformations. The entire antenna structure will therefore be equipped with a network of sensors, like thermal sensors, inclinometers, accelerometers, collimators, anemometers, strain gauges and others, to study environmental stresses and how they affect the SRT performances. This work is devoted to the investigation of the thermal stress effects produced by solar radiation. In particular, two analyses are carried out to confirm the relevance of a thorough temperature monitoring system, both conducted using Finite Element Analysis. First, a possible approach for the simulation of realistic thermal scenarios due to insolation is proposed and the effects on the pointing accuracy are analysed. Second, a feasible method to study the impacts that a differential heating of the Back Up Structure (BUS) produces on the radio telescope main reflector surface is presented. Finally, these effects are analysed as optical aberrations and modelled in terms of Zernike polynomials

The power of video in science communication: the EDUlab media production

Avvicinare la scienza e la ricerca alle persone, in ogni aspetto, significa avvicinare il pubblico a temi complicati, inspirando buone norme comportamentali di rispetto e tutela ambientale ma anche avvicinare la scienza a chi ogni giorno è in grado di decidere, attraverso i finanziamenti, quali lavori scientifici supportare. Proprio in coscienza di questo, negli ultimi decenni la scienza ha smesso di essere autoreferenziale, comprendendo che divulgare contenuti altamente scientifici a ad un pubblico non specialistico è fondamentale. Divulgare vuol dire creare quell’anello di congiunzione tra la ricerca scientifica più avanzata e il pubblico, significa saper capire il linguaggio spesso criptico dei ricercatori e di adattarlo senza stravolgimenti in qualcosa di comprensibile alle persone comuni. Con questa mission, nel 2015 nasce ufficialmente il gruppo “EDULab dell’IAS-CNR di Capo Granitola”, ovvero un laboratorio creativo di divulgazione scientifica in cui ricercatori, tecnologi e tecnici di varie discipline che condividono la passione di divulgare la scienza e i risultati da essa prodotti nei propri ambiti di competenza. Nel tempo, l’attività del gruppo si è consolidata, portando a numerosi risultati e ad un numero ragguardevole di progetti e programmi. Tra gli innumerevoli prodotti divulgativi sviluppati, l’uso dei media, ed in particolare dei video, si è rivelato uno strumento eccezionale di “comunicazione empatica” attraverso cui il pubblico riesce ad “immergersi” letteralmente nei contenuti proposti, recependo e facendo propri contenuti anche molto complessi. Nell’era del web e dei social-media, infatti, i video sono ormai lo strumento più veloce ed efficace per veicolare informazioni ad un’ampia fetta di popolazione

La Scienza e l'immaginario

L’attività di divulgazione della cultura scientifica ha un ruolo fondamentale sulla società, sia in termini di applicazioni innovative che di pianificazione dell’ambiente. I ricercatori dell’IAS-CNR di Capo Granitola operano da anni nell’ambito della diffusione della cultura scientifica, attraverso processi complessi e percorsi di divulgazione in partnership con istituti scolastici del territorio, realizzando attività seminariali, convegni direttamente nelle scuole, nonché visite didattiche guidate degli alunni nei laboratori dell’Istituto ed esperimenti interdisciplinari sull’ambiente marino. Tali processi divulgativi si sono sviluppati creando numerosi percorsi, in maniera per certi aspetti analoga a quella per cui dalla mescolanza dei tre colori fondamentali si è in grado di ottenere un numero pressoché illimitato di tinte diverse. Lo scopo di questa “mescolanza” è stato quello di ottenere un ventaglio di competenze e strumentazioni che consentissero di indagare i differenti aspetti dell’ecosistema marino da diversi punti di vista ed in maniera sinergica, tale da restituire un quadro il più ricco possibile di “tinte” e particolari. (Scienza e arte di Salvatore Mazzola) La Scienza e l'immaginario di Angela Cuttitta. Il progetto “La Scienza e l’Immaginario” nasce dalla collaborazione tra l’IAS - CNR di Capo Granitola e l’Accademia di Belle Arti di Palermo, che attraverso un approccio multidisciplinare ha voluto sperimentare l’unione tra il mondo scientifico e quello artistico, mettendo i giovani artisti, attraverso proiezioni e seminari scientifici, nelle condizioni di scoprire il mondo dell’ambiente marino e degli ecosistemi in esso presenti. Il progetto è nato dalla consapevolezza di come sia necessario operare sul piano della diffusione e divulgazione della cultura scientifica nei più vasti contesti sociali, a partire dall’ambito scolastico. Le azioni divulgative mirano, infatti, a diffondere la conoscenza dei processi geologici, chimico-fisici, climatici e biologici in modo pervasivo, non limitato a singole categorie/settori. La funzione strategica di tali azioni è quella di stimolare idee ed iniziative nonché di sviluppare una maggiore sensibilità nei confronti dei fenomeni che ci circondano, quale presupposto essenziale per una corretta programmazione politico-gestionale. Lo spirito che ha mosso tutte gli attori del progetto è stato quello di sensibilizzare gli studenti nei confronti della tutela delle risorse marine proprie del loro territorio e di sviluppare e promuovere la cultura come volano dello sviluppo sostenibile, della pace e dell’integrazione sociale, in armonia con quanto indicato dal Consiglio Europeo di Lisbona 2000. Grazie al lavoro di docenti e di ricercatori, l’arte come forma espressiva si è rivelata uno strumento valido e innovativo di divulgazione della cultura scientifica e ha portato alla creazione di suggestioni sui ragazzi che hanno percepito e realizzato forme e armonie espresse in questa mostra. L’impegno per questa manifestazione rappresenta, quindi, un appuntamento importante con le forze vive siciliane nel campo delle scienze del mare segnatamente ad esperti di biologia, chimica, fisica ed al mondo fantastico dell’arte, al fine di esprimere con le varie tecniche pittoriche un momento di riflessione culturale

The high-frequency upgrade of the Sardinia Radio Telescope

We present the status of the Sardinia Radio Telescope (SRT) and its forthcoming update planned in the next few years. The post-process scenario of the upgraded infrastructure will allow the national and international scientific community to use the SRT for the study of the Universe at high radio frequencies (up to 116 GHz), both in single dish and in interferometric mode. A telescope like SRT, operating at high frequencies, represents a unique resource for the scientific community. The telescope will be ideal for mapping quickly and with relatively high angular resolution extended radio emissions characterized by low surface brightness. It will also be essential for spectroscopic and polarimetric studies of both Galactic and extragalactic radio sources. With the use of the interferometric technique, SRT and the other Italian antennas (Medicina and Noto) will operate within the national and international radiotelescope network, allowing astronomers to obtain images of radio sources at very high angular resolution

Status of the High-Frequency Upgrade of the Sardinia Radio Telescope

The Sardinia Radio Telescope is going through a major upgrade aimed at observing the universe at up to 116 GHz. A budget of 18.700.000 E has been awarded to the Italian National Institute of Astrophysics to acquire new state-of-the-art receivers, back-end, and high-performance computing, to develop a sophisticated metrology system and to upgrade the infrastructure and laboratories. This contribution draws the status of the whole project at eight months from the end of the funding scheme planned for August 2022