93 research outputs found
Femtosecond laser plasma: review of investigation and calculational model
Review of experimental and theoretical investigation of physical processes in femtosecond laser plasma is presented. Such effects, as X-ray and electric-magnetic wave emission, high energy electron and ion beams are described. It isshown that ultrashort laser pulse with duration comparable to period of wave oscillation (lessthan a few femtoseconds) is absorbing by inner electronsin contrast to absorption of more lasting laser pulses by outer electrons. The problem of mathematical modelling of these processes and corresponding computer code development is observed. Technological applications, such as production of high power X-ray and particles plasmassources, laser precision shaping and machining of different materials are discussed.Представлено огляд експериментальних і теоретичних досліджень фізичних процесів, що відбуваються у фемтосекундній лазерній плазмі. Описано такі ефекти, як рентгенівське й електромагнітне випромінювання, високоенергетичні електронні й іонні пучки. Показано, що ультракороткий лазерний імпульс тривалістю, порівнянною з періодом коливання хвилі (меншою ніж декілька фемтосекунд), поглинається внутрішніми електронами, на відміну від більш тривалих імпульсів, що поглинаються зовнішніми електронами. Розглянуто задачу математичного моделювання цих процесів і створення відповідного комп'ютерного коду. Обговорено технологічні аспекти, такі, як створення могутніх джерел рентгенівського випромінювання і плазми, формування лазерного пучка й обробка різних матеріалів.Представлен обзор экспериментальных и теоретических исследований физических процессов, происходящих в фемтосекундной лазерной плазме. Описаны такие эффекты, как рентгеновское и электромагнитное излучение, высокоэнергетичные электронные и ионные пучки. Показано, что ультракороткий лазерный импульс длительностью, сравнимой с периодом колебания волны (меньшей, чем несколько фемтосекунд), поглощается внутренними электронами, в отличие от более продолжительных импульсов, которые поглощаются внешними электронами. Рассмотрена задача математического моделирования этих процессов и создания соответствующего компьютерного кода. Обсуждены технологические аспекты, такие, как создание мощных источников рентгеновского излучения и плазмы, формирование лазерного пучка и обработка различных материалов
Proton Decay from Excited States in Spherical Nuclei
Based on a single particle model which describes the time evolution of the
wave function during tunneling across a one dimensional potential barrier we
study the proton decay of Pb from excited states with non-vanishing
angular momentum . Several quantities of interest in this process like
the decay rate , the period of oscillation , the transient
time , the tunneling time and the average value of the proton
packet position are computed and compared with the WKB results.Comment: 12 pages, 4 figure
Decay Rate of Triaxially-Deformed Proton Emitters
The decay rate of a triaxially-deformed proton emitter is calculated in a
particle-rotor model, which is based on a deformed Woods-Saxon potential and
includes a deformed spin-orbit interaction. The wave function of the
ground state of the deformed proton emitter Ho is obtained
in the adiabatic limit, and a Green's function technique is used to calculate
the decay rate and branching ratio to the first excited 2 state of the
daughter nucleus. Only for values of the triaxial angle
is good agreement obtained for both the total decay rate and the 2
branching ratio.Comment: 19 pages, 4 figure
Role of dynamical particle-vibration coupling in reconciliation of the puzzle for spherical proton emitters
It has been observed that decay rate for proton emission from
single particle state is systematically quenched compared with the prediction
of a one dimensional potential model although the same model successfully
accounts for measured decay rates from and states. We
reconcile this discrepancy by solving coupled-channels equations, taking into
account couplings between the proton motion and vibrational excitations of a
daughter nucleus. We apply the formalism to proton emitting nuclei
Re to show that there is a certain range of parameter set of the
excitation energy and the dynamical deformation parameter for the quadrupole
phonon excitation which reproduces simultaneously the experimental decay rates
from the 2, 3 and 1 states in these nuclei.Comment: RevTex, 12 pages, 4 eps figure
Time-dependent properties of proton decay from crossing single-particle metastable states in deformed nuclei
A dynamical study of the decay of a metastable state by quantum tunneling
through an anisotropic, non separable, two-dimensional potential barrier is
performed by the numerical solution of the time-dependent Schrodinger equation.
Initial quasi- stationary proton states are chosen in the framework of a
deformed Woods-Saxon single-particle model. The decay of two sets of states
corresponding to true and quasi levels-crossing is studied and the evolution of
their decay properties as a function of nuclear deformation is calculated
around the crossing point. The results show that the investigation of the
proton decay from metastable states in deformed nuclei can unambiguously
distinguish between the two types of crossing and determine the structure of
the nuclear states involved.Comment: 15 pages, 9 figures, submitted to Phys. Rev.
Восстановление ограниченных дефектов суставного хряща с помощью клеточно-инженерных конструкций
Aim: to develop a three-dimensional composite cell-engineered constructs (CEC) for restoration of limited defects of the cartilage in experiment.Materials and methods. To create a cell-engineered constructs (CEC), were used collagenic carriers: «Chondro Gide» impermeable bilayer membrane and «Osteoplast» permeable matrix. A comparative study of their cytotoxic and adhesion properties was made in vitro. Chondroplastic potential of prepared CECs based on collagenous matrices with allogeneic mesenchymal stem cells (MSC) of the rabbit bone marrow grown on their surface was assessed in vivo. A cylindrical defect of the cartilage of the medial femoral condyle 3.3 mm in diameter at a depth of 1.5 mm was formed on both rabbit feet. Laboratory animals were divided into 3 groups: control group; Experiment 1 group with Chondro Gide used as the MSC carrier within CEC; Experiment 2 group using Osteoplast matrix. Upon experiment completion, a morphometric and histomorphologic research of tissue specimens was made. For statistical evaluation of the results a defect region recovery factor (RF) was offered and used. Results. After a 6-month observation period the control group showed partial recovery of the defect region with the recovery factor (RF) of 0.62 ± 0.06. The RF in Experiment 1 group equalled to 0.79 ± 0.07, Experiment 2 group revealed RF at the level of 0.88 ± 0.02. Statistical analysis of the research results shows that the use of CEC used in Experiment 2 group reduces a relative risk of therapeutic failures by 92.9%, and absolute risk – by 43.3% as compared to Experiment 1 group. Histomorphologic research data are indicative of a hyaline cartilage formation in the central defect zone, which is partially close to the intact cartilage to the maximum with zonality marked.Conclusion. Results of the research of the developed three-dimension cell-engineered constructs consisting of mesenchymal stem cells of the bone marrow grown on the Osteoplast permeable collagenic matrix show the formation of a cartilaginous hyaline tissue with a high level of structural organization in the area of its implantation. The thickness of a newly formed cartilage is insignifi cantly less than that of the preceding cartilaginous tissue, thus facilitating a dynamic distribution of the axial load on the articular surface, and as a whole this holds out hope for good long-term results. Therefore, based on the data obtained, we consider it reasonable to perform next investigation phases of the offered cell-engineered constructs for chondroplasty of limited cartilage defects. Цель. Разработать трехмерную комбинированную клеточно-инженерную конструкцию (КИК) для восстановления ограниченных повреждений суставного хряща в эксперименте. Материалы и методы. Для создания клеточно-инженерной конструкции (КИК) использованы коллагеновые носители: двухслойная непроницаемая мембрана «Chondro Gide» и проницаемая матрица «Остеопласт», проводилось сравнительное исследование их цитотоксических, адгезивных свойств in vitro. Хондропластический потенциал подготовленных КИК на основе коллагеновых матриц с выращенными на их поверхности аллогенными мезенхимальными стволовыми клетки (МСК) костного мозга кролика оценивался in vivo. Кроликам на обеих лапах был сформирован цилиндрический дефект суставного хряща внутреннего мыщелка бедренной кости диаметром 3,3 мм на глубину 1,5 мм. При этом лабораторные животные были разделены на 3 группы: контрольная; группа «Опыт 1», в которой в качестве носителя для МСК в составе КИК использовался «Chondro Gide»; группа «Опыт 2», где была применена матрица «Остеопласт». По завершении эксперимента проводились морфометрическое и гистоморфологическое исследование образцов тканей. Для статистической оценки результатов был предложен и использован коэффициент восстановления области дефекта (КВ).Результаты. Через 6 месяцев наблюдений в контрольной группе отмечено частичное восстановление области дефекта, коэффициент восстановления (КВ) составил 0,62 ± 0,06. В группе «Опыт 1» КВ был равным 0,79 ± 0,07, в группе «Опыт 2» КВ находился на уровне 0,88 ± 0,02. Статистическая оценка результатов исследования показывает, что применение КИК, используемой в группе «Опыт 2», позволяет снизить относительный риск наступления неблагоприятных исходов лечения на 92,9%, абсолютный риск – на 43,3% по сравнению с группой «Опыт 1». Данные гистоморфологического исследования свидетельствуют о формировании в центральной зоне дефекта гиалинового хряща, местами максимально приближенного к интактному хрящу с обозначением зональности.Заключение. Результаты исследования разработанной трехмерной клеточно-инженерной конструкции, состоящей из мезенхимальных стволовых клеток костного мозга, выращенных на проницаемой коллагеновой матрице «Остеопласт», демонстрируют формирование в области ее имплантации хрящевой гиалиновой ткани с высокой степенью структурной организации. Вновь образованный хрящ лишь незначительно уступает по толщине предсуществующей хрящевой ткани, что способствует динамическому распределению осевой нагрузки по суставной поверхности и в совокупности позволяет надеяться на хорошие долгосрочные результаты. Таким образом, на основании полученных данных считаем обоснованным проведение следующих этапов исследования предложенной клеточно-инженерной конструкции для хондропластики ограниченных дефектов суставного хряща.
Influence of Stabilizing Ion Content on the Structure, Photoluminescence and Biological Properties of Zr1–xEuxO2–0.5x Nanoparticles
Quasi-spherical nanoparticles of ZrO2 containing EuO1.5 from 2 to 15 mol.% were synthesized from the chlorides of the corresponding metals under hydrothermal conditions. The structural changes of Zr1–xEuxO2–0.5x (x = 0.02 ÷ 0.15) nanoparticles depending on the content of europium (III) ions were studied using the complementary methods (X-ray diffraction, electron microdiffraction, Raman and photoluminescence spectroscopy). It was shown that increasing the Eu3+ concentration in the Zr1–xEuxO2–0.5x nanoparticles leads to a transition from the equilibrium monoclinic zirconia phase to metastable tetragonal and cubic polymorphic modifications. In this case, the size of the nanoparticles decreases from 11.5 nm to 9 nm; the specific surface area grows from 80.2 to 111.3 m2/g, and the electrokinetic potential increases monotonously from −8.7 to 16.3 mV. The evolution of the phase composition of Zr1–xEuxO2-0.5x nanoparticles from monoclinic to tetragonal/cubic allomorphs with an increase in the molar fraction of stabilizer ions was correlated with changes in the sublevel structure of 5D0 → 7F2 and 5D0 → 7F4 optical transitions for Eu3+ in the luminescence spectra. Besides, for the nanoparticles obtained by hydrothermal synthesis from chlorides, the quantum efficiency does not exceed 3%. According to the M.T.T. assay, as a result of three-day human fibroblast cultivation in the aqueous dispersion of Zr1–xEuxO2–0.5x (x = 0.02 ÷ 0.15) nanoparticles, the proliferation activity of the cells is maintained, indicating that they do not have cytotoxic properties. Such nanoparticles can be used in organic–inorganic composites for medical applications in order to strengthen the polymer scaffolds and visualize changes in their structure within time
- …