Comparison between methods for the determination of the primary cosmic ray mass composition from the longitudinal profile of atmospheric cascades

The determination of the primary cosmic ray mass composition from the longitudinal development of atmospheric cascades is still a debated issue. In this work we discuss several data analysis methods and show that if the entire information contained in the longitudinal profile is exploited, reliable results may be obtained. Among the proposed methods FCC ('Fit of the Cascade Curve'), MTA ('Multiparametric Topological Analysis') and NNA ('Neural Net Analysis') with conjugate gradient optimization algorithm give the best accuracy.Comment: 22 pages, 11 figures, accepted by Astroparticle Physics, minor misprints and an extra figure remove

Estimation of actual evapotranspiration of Mediterranean perennial crops by means of remote-sensing based surface energy balance models.

Actual evapotranspiration from typical Mediterranean crops has been assessed in a Sicilian study area by using surface energy balance (SEB) and soil-water balance models. Both modelling approaches use remotely sensed data to estimate evapotranspiration fluxes in a spatially distributed way. The first approach exploits visible (VIS), near infrared (NIR) and thermal (TIR) observations to solve the surface energy balance equation whereas the soil-water balance model uses only VIS-NIR data to detect the spatial variability of crop parameters. Considering that the study area is characterized by typical spatially sparse Mediterranean vegetation, i.e. olive, citrus and vineyards, alternating bare soil and canopy, we focused the attention on the main conceptual differences between one-source and two-sources energy balance models. Two different models have been tested: the widely used one-source SEBAL model, where soil and vegetation are considered as the sole source (mostly appropriate in the case of uniform vegetation coverage) and the two sources TSEB model, where soil and vegetation components of the surface energy balance are treated separately. Actual evapotranspiration estimates by means of the two surface energy balance models have been compared vs. the outputs of the agro-hydrological SWAP model, which was applied in a spatially distributed way to simulate one-dimensional water flow in the soil-plant-atmosphere continuum. Remote sensing data in the VIS and NIR spectral ranges have been used to infer spatially distributed vegetation parameters needed to set up the upper boundary condition of SWAP. Actual evapotranspiration values obtained from the application of the soil water balance model SWAP have been considered as the reference to be used for energy balance models accuracy assessment. Airborne hyperspectral data acquired during a NERC (Natural Environment Research Council, UK) campaign in 2005 have been used. The results of this investigation seem to prove a slightly better agreement between SWAP and TSEB for some fields of the study area. Further investigations are programmed in order to confirm these indications

Optimized Planar Penning Traps for Quantum Information Studies

A one-electron qubit would offer a new option for quantum information science, including the possibility of extremely long coherence times. One-quantum cyclotron transitions and spin flips have been observed for a single electron in a cylindrical Penning trap. However, an electron suspended in a planar Penning trap is a more promising building block for the array of coupled qubits needed for quantum information studies. The optimized design configurations identified here promise to make it possible to realize the elusive goal of one trapped electron in a planar Penning trap for the first time - a substantial step toward a one-electron qubit

Synthesis, biophysical characterization and anti-HIV activity of d(TG3AG) Quadruplexes bearing hydrophobic tails at the 5'-end

Novel conjugated G-quadruplex-forming d(TG3AG) oligonucleotides, linked to hydrophobic groups through phosphodiester bonds at 50-end, have been synthesized as potential anti-HIV aptamers, via a fully automated, online phosphoramidite-based solid-phase strategy. Conjugated quadruplexes showed pronounced anti-HIV activity with some preference for HIV-1, with inhibitory activity invariably in the low micromolar range. The CD and DSC monitored thermal denaturation studies on the resulting quadruplexes, indicated the insertion of lipophilic residue at the 50-end, conferring always improved stability to the quadruplex complex (20 < DTm < 40 C). The data suggest no direct functional relationship between the thermal stability and anti-HIV activity of the folded conjugated G-quartets. It would appear that the nature of the residue at 50 end of the d(TG3AG) quadruplexes plays an important role in the thermodynamic stabilization but a minor influence on the anti-HIV activity. Moreover, a detailed CD and DSC analyses indicate a monophasic behaviour for sequences I and V, while for ODNs (II–IV) clearly show that these quadruplex structures deviate from simple two-state melting, supporting the hypothesis that intermediate states along the dissociation pathway may exis

TRIGA-SPEC: A setup for mass spectrometry and laser spectroscopy at the research reactor TRIGA Mainz

The research reactor TRIGA Mainz is an ideal facility to provide neutron-rich nuclides with production rates sufficiently large for mass spectrometric and laser spectroscopic studies. Within the TRIGA-SPEC project, a Penning trap as well as a beam line for collinear laser spectroscopy are being installed. Several new developments will ensure high sensitivity of the trap setup enabling mass measurements even on a single ion. Besides neutron-rich fission products produced in the reactor, also heavy nuclides such as 235-U or 252-Cf can be investigated for the first time with an off-line ion source. The data provided by the mass measurements will be of interest for astrophysical calculations on the rapid neutron-capture process as well as for tests of mass models in the heavy-mass region. The laser spectroscopic measurements will yield model-independent information on nuclear ground-state properties such as nuclear moments and charge radii of neutron-rich nuclei of refractory elements far from stability. This publication describes the experimental setup as well as its present status.Comment: 20 pages, 17 figure

SVILUPPI RECENTI E NUOVE TECNOLOGIE PER LA STIMA DEI FABBISOGNI IRRIGUI IN AMBIENTE MEDITERRANEO

Con la stipula di una convenzione fra il Dipartimento di Ingegneria e Tecnologie Agro‐Forestale dell’Università di Palermo e l’Assessorato Agricoltura e Foreste della Regione Siciliana, IX Servizio Regionale allo Sviluppo, è stata finanziata la ricerca dal titolo “Modellistica idrologica e telerilevamento satellitare a supporto delle informazioni agro‐meteorologiche della Regione Sicilia”, nell’ambito dello specifico capitolo n° 143312 (U.P.B. 2.2.1.3.4) “Contributi per la realizzazione degli interventi nel settore agricolo ed agroalimentare”, destinato anche al sostegno delle attività di ricerca scientifica. L’obiettivo centrale della convenzione, come descritto nella relazione scientifica allegata alla proposta di finanziamento, ha riguardato ....”la verifica delle possibilità applicative del modello di bilancio idrologico IRRISIAS messo a punto dal SIAS (Servizio Informativo Agrometeorologico Siciliano) nella previsione dei fabbisogni irrigui a scala comprensoriale anche attraverso l’implementazione di tecniche di Telerilevamento...”. Il raggiungimento del suddetto obiettivo ha reso necessaria l’organizzazione e l’attuazione di un programma di attività sia di studio teorico che sperimentale sul tema assai ampio della modellistica agroidrologica che, nella sua generalità, ha suscitato, da sempre, un notevole interesse sia scientifico, legato ai continui avanzamenti nelle schematizzazioni adottate, che applicativo, dovuto alla necessità di attuare stime dei fabbisogni irrigui compatibili con scenari di risorse idriche in continua diminuzione. In quest’ottica, il territorio siciliano può essere considerato “esemplare” a causa sia della ben nota carenza di risorse idriche, che per l’attuazione di nuovi scenari di uso del suolo, che mirano alla trasformazione di colture considerate ormai poco redditizie in colture irrigue per lo più di tipo arboreo, che richiedono una più attenta conduzione agricola. Quanto evidenziato ha suggerito di programmare la ricerca, e in particolare tutte le attività sperimentali connesse, all’interno dell’area irrigua del territorio di Castelvetrano, tradizionalmente vocato alla coltivazione della vite e dell’olivo, in cui è stata localizzata un’azienda assunta come area test delle attività sperimentali condotte. Durante il primo anno di attività, oltre al compimento di tutte le attività preliminari finalizzate alla caratterizzazione del sito di studio, è stata curata l’impostazione “dottrinale” della ricerca attraverso un’attenta disamina bibliografica inerente le schematizzazioni modellistiche in campo agroidrologico considerate oggi più avanzate. In particolare si è potuto accertare il raggiungimento di un notevole grado di sofisticazione degli approcci oggi reperibili in letteratura (SWAP, HYDRUS, CERES, etc.) che, consentendo di quantificare non solo i diversi termini del bilancio idrologico nel sistema Suolo‐ Pianta‐Atmosfera (SPA), oltre che l’evoluzione temporale di parametri biofisici legati alla produttività della coltura, possono costituire un valido ausilio per una gestione agricola avanzata. Tuttavia si è potuto anche evidenziare che ancora oggi risultano sporadiche le applicazioni di tali modelli nelle regioni mediterranee e, in particolare, le sperimentazioni finalizzate alla validazione diretta dei modelli attraverso indagini di pieno campo. Tale circostanza ha suggerito di concentrare una significativa parte degli sforzi organizzativi della ricerca nell’acquisizione di una gran mole di dati sperimentali, misurati direttamente in pieno campo e da utilizzare per la validazione delle schematizzazioni modellistiche prescelte. In particolare le suddette attività sono state condotte secondo le seguenti linee guida: caratterizzazione agro‐climatica del sito di sperimentazione mediante acquisizione diretta delle informazioni agro‐meteorologiche fornite dalla stazione n. 302 della rete S.I.A.S. (Servizio Informativo Agrometeorologico Siciliano); analisi e caratterizzazione delle proprietà idrauliche dei suoli ricadenti all’interno dell’azienda sperimentale; analisi e parametrizzazione di una serie di parametri biofisici delle colture investigate, necessari per l’applicazione della modellistica agro‐idrologica (distribuzione dell’apparato radicale, andamento temporale dell’indice di area fogliare e dei coefficienti colturali Kc, etc.); monitoraggio dei volumi irrigui somministrati durante i due anni di sperimentazione; acquisizione di una serie di misure di contenuto idrico del suolo mediante tecniche TDR (Time Domain Reflectometry) e FDR (Frequency Domain Reflectometry), per la definizione di un database da utilizzare per la validazione dei modelli investigati. I dati e le informazioni derivate dalle indagini sperimentali hanno consentito l’applicazione e la validazione del modello IRRISIAS messo a punto dal servizio SIAS e basato sull’impostazione concettuale proposta nel recente quaderno FAO n° 56 pubblicato nel 1998. In particolare i risultati ottenuti dal modello IRRISIAS sono stati confrontati anche con quelli ottenuti dal modello SWAP (van Dam, 2000) il cui schema concettuale, caratterizzato da una impostazione a base fisica, ne ha giustificato l’utilizzo come “modello di riferimento”. Altri aspetti approfonditi nello svolgimento della ricerca, hanno riguardato l’analisi delle possibilità applicative di modelli agroidrologici utilizzati con un approccio a parametri spazialmente distribuiti, grazie all’utilizzo congiunto di tecniche di remote sensing, nonché la verifica della tecnica scintillometrica per la misura “diretta” dell’evapotraspirazione effettiva. Tutte le fasi della ricerca e, in particolare, i risultati ottenuti vengono dettagliatamente commentati nei sei capitoli che costituiscono il presente lavoro la cui articolazione viene di seguito richiamata: nel capitolo 2, dal titolo “Modellizzazione degli scambi idrici nel sistema continuo Suolo‐Pianta‐bassa Atmosfera (SPA): i modelli agroidrologici SWAP e FAO 56” vengono descritte le impostazioni concettuali della più recente modellistica agroidrologica e, in particolare, quella dei modelli SWAP e FAO 56, utilizzati per lo svolgimento della ricerca; nel capitolo 3 dal titolo “Descrizione dell’area di studio e delle attività sperimentali” viene descritta l’area test di studio e la caratterizzazione in essa compiuta e riguardante la parametrizzazione dei parametri fisici e biofisici sia dei suoli che delle colture; nel capitolo 4 dal titolo “Applicazione, a scala aziendale, delle procedure di calcolo dei modelli FAO 56 e SWAP: validazione confronto e possibilità applicative” vengono riassunti i risultati dell’applicazione dei due modelli agroidrologici utilizzati e, in particolare, vengono proposte delle modifiche migliorative alla procedura FAO 56 utilizzata nel modello IRRISIAS; nel capitolo 5 dal titolo “Applicazione di tecniche di Remote Sensing: stima di parametri biofisici della vegetazione e dell’evapotraspirazione effettiva” vengono descritte ed applicate alcune tecniche di remote sensing, operanti nelle regioni spettrali del visibile e del vicino infrarosso (VIS/NIR) e dell’infrarosso termico (TIR), in grado di stimare importanti proprietà biofisiche della vegetazione necessarie per l’applicazione distribuita della modellistica agroidrologica, nonché i flussi di evapotraspirazione effettiva mediante modelli di bilancio energetico superficiale; infine nel capitolo 6 dal titolo “Tecnica scintillometrica per la misura dell’evapotraspirazione effettiva: principi teorici ed esempi applicativi” vengono descritte le caratteristiche della strumentazione Scintec DBSAS SLS‐ 20, il suo principio di funzionamento e i dati da esso ricavati per la misura diretta, all’interno di un appezzamento di erba medica opportunamente predisposto all’interno dell’area test, dei flussi di evapotraspirazione effettiva

Anisotropy studies around the galactic centre at EeV energies with the Auger Observatory

Data from the Pierre Auger Observatory are analyzed to search for anisotropies near the direction of the Galactic Centre at EeV energies. The exposure of the surface array in this part of the sky is already significantly larger than that of the fore-runner experiments. Our results do not support previous findings of localized excesses in the AGASA and SUGAR data. We set an upper bound on a point-like flux of cosmic rays arriving from the Galactic Centre which excludes several scenarios predicting sources of EeV neutrons from Sagittarius $A$. Also the events detected simultaneously by the surface and fluorescence detectors (the `hybrid' data set), which have better pointing accuracy but are less numerous than those of the surface array alone, do not show any significant localized excess from this direction.Comment: Matches published versio

Measurement of the Depth of Maximum of Extensive Air Showers above 10^18 eV

We describe the measurement of the depth of maximum, Xmax, of the longitudinal development of air showers induced by cosmic rays. Almost four thousand events above 10^18 eV observed by the fluorescence detector of the Pierre Auger Observatory in coincidence with at least one surface detector station are selected for the analysis. The average shower maximum was found to evolve with energy at a rate of (106 +35/-21) g/cm^2/decade below 10^(18.24 +/- 0.05) eV and (24 +/- 3) g/cm^2/decade above this energy. The measured shower-to-shower fluctuations decrease from about 55 to 26 g/cm^2. The interpretation of these results in terms of the cosmic ray mass composition is briefly discussed.Comment: Accepted for publication by PR