Multichannel pulse height analyzer is inexpensive, features low power requirements

Consumption multichannel pulse height analyzer performs balloon and rocket investigations of solar neutrons with energies greater than 10 MeV. The lightweight unit can operate in a temperature range of minus 30 degrees to plus 70 degrees C and withstand storage temperatures from minus 50 degrees to plus 90 degrees C

The exact solution of the Riemann problem with non-zero tangential velocities in relativistic hydrodynamics

We have generalised the exact solution of the Riemann problem in special relativistic hydrodynamics for arbitrary tangential flow velocities. The solution is obtained by solving the jump conditions across shocks plus an ordinary differential equation arising from the self-similarity condition along rarefaction waves, in a similar way as in purely normal flow. The dependence of the solution on the tangential velocities is analysed, and the impact of this result on the development of multidimensional relativistic hydrodynamic codes (of Godunov type) is discussed.Comment: 26 pages, 4 figures. Accepted for publication in Journal of Fluid Mechanic

Wavefront sensing of atmospheric phase distortions at the Palomar 200-in. telescope and implications for adaptive optics

Major efforts in astronomical instrumentation are now being made to apply the techniques of adaptive optics to the correction of phase distortions induced by the turbulent atmosphere and by quasi-static aberrations in telescopes themselves. Despite decades of study, the problem of atmospheric turbulence is still only partially understood. We have obtained video-rate (30 Hz) imaging of stellar clusters and of single-star phase distortions over the pupil of the 200" Hale telescope on Palomar Mountain. These data show complex temporal and spatial behavior, with multiple components arising at a number of scale heights in the atmosphere; we hope to quantify this behavior to ensure the feasibility of adaptive optics at the Observatory. We have implemented different wavefront sensing techniques to measure aperture phase in wavefronts from single stars, including the classical Foucault test, which measures the local gradient of phase, and the recently-devised curvature sensing technique, which measures the second derivative of pupil phase and has formed the real-time wavefront sensor for some very productive astronomical adaptive optics. Our data, though not fast enough to capture all details of atmospheric phase fluctuations, provide important information regarding the capabilities that must be met by the adaptive optics system now being built for the 200" telescope by a team at the Jet Propulsion Lab. We describe our data acquisition techniques, initial results from efforts to characterize the properties of the turbulent atmosphere at Palomar Mountain, and future plans to extract additional quantitative parameters of use for adaptive optics performance predictions

Dynamic system classifier

Stochastic differential equations describe well many physical, biological and sociological systems, despite the simplification often made in their derivation. Here the usage of simple stochastic differential equations to characterize and classify complex dynamical systems is proposed within a Bayesian framework. To this end, we develop a dynamic system classifier (DSC). The DSC first abstracts training data of a system in terms of time dependent coefficients of the descriptive stochastic differential equation. Thereby the DSC identifies unique correlation structures within the training data. For definiteness we restrict the presentation of DSC to oscillation processes with a time dependent frequency {\omega}(t) and damping factor {\gamma}(t). Although real systems might be more complex, this simple oscillator captures many characteristic features. The {\omega} and {\gamma} timelines represent the abstract system characterization and permit the construction of efficient signal classifiers. Numerical experiments show that such classifiers perform well even in the low signal-to-noise regime.Comment: 11 pages, 8 figure

Classical light dispersion theory in a regular lattice

We study the dynamics of an infinite regular lattice of classical charged oscillators. Each individual oscillator is described as a point particle subject to a harmonic restoring potential, to the retarded electromagnetic field generated by all the other particles, and to the radiation reaction expressed according to the Lorentz--Dirac equation. Exact normal mode solutions, describing the propagation of plane electromagnetic waves through the lattice, are obtained for the complete linearized system of infinitely many oscillators. At variance with all the available results, our method is valid for any values of the frequency, or of the ratio between wavelength and lattice parameter. A remarkable feature is that the proper inclusion of radiation reaction in the dynamics of the individual oscillators does not give rise to any extinction coefficient for the global normal modes of the lattice. The dispersion relations resulting from our solution are numerically studied for the case of a simple cubic lattice. New predictions are obtained in this way about the behavior of the crystal at frequencies near the proper oscillation frequency of the dipoles.Comment: 15 pages, 1 figure; typos correcte

Saturn's aurora observed by the Cassini camera at visible wavelengths

The first observations of Saturn's visible-wavelength aurora were made by the Cassini camera. The aurora was observed between 2006 and 2013 in the northern and southern hemispheres. The color of the aurora changes from pink at a few hundred km above the horizon to purple at 1000-1500 km above the horizon. The spectrum observed in 9 filters spanning wavelengths from 250 nm to 1000 nm has a prominent H-alpha line and roughly agrees with laboratory simulated auroras. Auroras in both hemispheres vary dramatically with longitude. Auroras form bright arcs between 70 and 80 degree latitude north and between 65 and 80 degree latitude south, which sometimes spiral around the pole, and sometimes form double arcs. A large 10,000-km-scale longitudinal brightness structure persists for more than 100 hours. This structure rotates approximately together with Saturn. On top of the large steady structure, the auroras brighten suddenly on the timescales of a few minutes. These brightenings repeat with a period of about 1 hour. Smaller, 1000-km-scale structures may move faster or lag behind Saturn's rotation on timescales of tens of minutes. The persistence of nearly-corotating large bright longitudinal structure in the auroral oval seen in two movies spanning 8 and 11 rotations gives an estimate on the period of 10.65 $\pm$0.15 h for 2009 in the northern oval and 10.8$\pm$ 0.1 h for 2012 in the southern oval. The 2009 north aurora period is close to the north branch of Saturn Kilometric Radiation (SKR) detected at that time.Comment: 39 pages, 8 figures, 1 table, 6 supplementary movies, accepted to Icaru

Entwicklung und Machbarkeitsüberprüfung eines Kern-Sets von Qualitätsindikatoren für die pädiatrische Primärversorgung in Europa - Core Set of Indicators for Paediatric Primary Care in Europe, COSI-PPC-EU

Einführung und Hintergrund Die medizinische Qualität in den einzelnen europäischen Ländern zeigt erhebliche Unterschiede und Defizite [20, 86, 87]. Die Freizügigkeit im Schengen Raum führt durch Cross-Border Medizin zu weiteren Verschiebungen und Ungleichgewichten [6, 61, 70]. Die EU gesteht jedem EU-Bürger zu, in einem anderen europäischen Land mindestens die gleiche medizinische Qualität wie in seinem Heimatland zu bekommen [34]. Studien legen nahe, dass die qualitativen Defizite in der pädiatrischen Primärversorgung (Paediatric Primary Care, PPC) besonders hoch sind, insbesondere weil verschiedene Fachgruppen an der Behandlung von Kindern und Jugendlichen in Europa beteiligt, unterschiedlich ausgebildet und trainiert sind [32, 50]. Benchmarking-Instrumente, wie Qualitätsindikatoren (QI), können ein Lernen an der „best-practice“ fördern und Qualität und Patientensicherheit verbessern [45, 54]. QI speziell für pädiatrische Primärversorgungs-Einrichtungen in Europa existieren nicht – werden jedoch von der EU gefordert [33]. Um diese Lücke zu schließen, wurde das “Core Set of Indicators for Paediatric Primary Care in Europe” (COSI-PPC-EU) entwickelt [36] und hinsichtlich seiner Machbarkeit getestet [37]. Methode Die Studie besteht aus drei Teilprojekten. In den ersten beiden Teilprojekten wurde untersucht, ob ein valides und machbares QI-Sets für europäische PPC-Einrichtungen zu entwickeln und von einem Experten-Gremium zu konsentieren ist. Mittels einer modifizierten RAND/UCLA Appropriateness Method [9] wurde eine Literaturrecherche, eine nachfolgende Bearbeitung der gefundenen QI und ein mehrstufiger Konsensus-Prozess durch ein internationales Experten-Panel durchgeführt. Mit dem dritten Teilprojekt wurde die Machbarkeit dieses QI-Sets untersucht. Dazu wurden europäische Kinder- und Jugendärzte befragt, ob die zusammengestellten QI in den europäischen Praxen machbar sind. Sie eruierten anhand ihrer Krankenakten, ob die Daten für die QI in den europäischen Praxen vorhanden sind, mit welchem Aufwand sie zu erheben sind, ob die QI für ihre Praxen zutreffen, relevant und reliabel sind und von ihnen akzeptiert werden können. Die Praxen wurden gezielt von Länderkoordinatoren ausgewählt und sollten möglichst viele unterschiedliche Praxis-Typen repräsentieren. Die Studie war qualitativ explorativ angelegt mit dem Ziel, aus 10 Ländern je 10 Teilnehmer zu rekrutieren.   Ergebnisse Die erste Teilstudie ergab nach der Literaturrecherche einen QI-Satz von 1516 QI, der durch das Experten-Panel in der Folge teilweise zusammengefasst und umformuliert oder mangels Evidenz oder Machbarkeit auf 50 reduziert wurde. Von diesen 50 QI wurden schließlich im zweiten Studienteil 42 konsentiert. Die QI können inhaltlich in 5 Kategorien eingeteilt werden: (A) Gesundheitsförderung, Prävention und Screening (13 QI), (B) akute Krankheitsbilder (9 QI), (C) chronische Krankheiten (8 QI), (D) Praxisorganisation (3 QI), (E) Patientensicherheit (9 QI). 79 Kinderärzte aus 8 europäischen Ländern nahmen an der dritten Teilstudie teil. Nachgewiesen werden konnte, dass in der Stichprobe die Daten für die Berechnung der QI vorhanden sind, der technische Aufwand für ihr Auslesen zeitaufwendig und die praktische Machbarkeit eingeschränkt ist. Die Kriterien Akzeptanz, Relevanz und Reliabilität sowie ein Zutreffen der QI für die Praxis wurden besser bewertet, wenn auch sehr unterschiedlich innerhalb der einzelnen QI-Kategorien. Die Kategorie (A) zeigte in nahezu allen Kriterien die höchsten Zustimmungsraten. Die geringfügig vorhandenen länderspezifischen Trends können aufgrund der gezielt ausgewählten Studien-Teilnehmer und der statistisch zu kleinen Stichprobe nicht sicher interpretiert werden. Diskussion und Ausblick Ein valides und machbares QI-Set für europäische PPC-Ärzte mit einer großen inhaltlichen Bandbreite konnte in Form des COSI-PPC-EU zusammengestellt werden. Das Set unterscheidet sich von anderen QI-Sets durch seine gezielte Ausrichtung auf PPC-Einrichtungen und umfasst neben rein medizinischen Indikatoren auch solche für das Praxismanagement und die Patientensicherheit. Konsens der PPC-Experten und Evidenz sind vergleichbar zu anderen QI-Sets für PPC, die jedoch länderspezifisch und nicht international ausgerichtet sind. Dies bestätigte sich in der Machbarkeitsstudie anhand der Zustimmungswerte durch die PPC-Ärzte. Technische Hürden scheinen noch die Verfügbarkeit der vorhandenen Daten zur Berechnung der QI zu behindern und die Machbarkeit zum jetzigen Zeitpunkt zu mindern. Sollten die Akteure in den Gesundheitssystemen Europas und vor allem die europäischen Gesundheitspolitiker ein wahres Interesse an einem Benchmarking-Prozess in der PPC haben, kommen sie nicht umhin, die politischen, finanziellen und juristischen Voraussetzungen für die technische Datenerhebung zu schaffen. COSI-PPC-EU kann dann ein Voneinander-Lernen der Gesundheitsdienstleister ermöglichen und nicht nur die Cross-Border Medizin für Kinder- und Jugendliche-Patienten in Europa sicherer und qualitativ hochwertiger gestalten helfen

Magneto-elastic oscillations of neutron stars with dipolar magnetic fields

By means of two dimensional, general-relativistic, magneto-hydrodynamical simulations we investigate the oscillations of magnetized neutron star models (magnetars) including the description of an extended solid crust. The aim of this study is to understand the origin of the QPOs observed in the giant flares of SGRs. We confirm the existence of three different regimes: (a) a weak magnetic field regime B<5 x 10^13 G, where crustal shear modes dominate the evolution; (b) a regime of intermediate magnetic fields 5 x 10^13 G<B< 10^15 G, where Alfv\'en QPOs are mainly confined to the core of the neutron star and the crustal shear modes are damped very efficiently; and (c) a strong field regime B>10^15 G, where magneto-elastic oscillations reach the surface and approach the behavior of purely Alfv\'en QPOs. When the Alfv\'en QPOs are confined to the core of the neutron star, we find qualitatively similar QPOs as in the absence of a crust. The lower QPOs associated with the closed field lines of the dipolar magnetic field configuration are reproduced as in our previous simulations without crust, while the upper QPOs connected to the open field lines are displaced from the polar axis. Additionally, we observe a family of edge QPOs. Our results do not leave much room for a crustal-mode interpretation of observed QPOs in SGR giant flares, but can accommodate an interpretation of these observations as originating from Alfv\'en-like, global, turning-point QPOs in models with dipolar magnetic field strengths in the narrow range of 5 x 10^15 G < B < 1.4 x 10^16 G. This range is somewhat larger than estimates for magnetic field strengths in known magnetars. The discrepancy may be resolved in models including a more complicated magnetic field structure or with models taking superfluidity of the neutrons and superconductivity of the protons in the core into account.Comment: 25 pages, 17 figures, 7 tables, minor corrections to match published version in MNRA

Constraining properties of high-density matter in neutron stars with magneto-elastic oscillations

We discuss torsional oscillations of highly magnetised neutron stars (magnetars) using two-dimensional, magneto-elastic-hydrodynamical simulations. Our model is able to explain both the low- and high-frequency quasi-periodic oscillations (QPOs) observed in magnetars. The analysis of these oscillations provides constraints on the breakout magnetic-field strength, on the fundamental QPO frequency, and on the frequency of a particularly excited overtone. More importantly, we show how to use this information to generically constraint properties of high-density matter in neutron stars, employing Bayesian analysis. In spite of current uncertainties and computational approximations, our model-dependent Bayesian posterior estimates for SGR 1806-20 yield a magnetic-field strength $\bar B\sim 2.1^{+1.3}_{-1.0}\times10^{15}\,$G and a crust thickness of $\Delta r = 1.6^{+0.7}_{-0.6}$ km, which are both in remarkable agreement with observational and theoretical expectations, respectively (1-$\sigma$ error bars are indicated). Our posteriors also favour the presence of a superfluid phase in the core, a relatively low stellar compactness, $M/R<0.19$, indicating a relatively stiff equation of state and/or low mass neutron star, and high shear speeds at the base of the crust, $c_s>1.4\times10^8\,$cm/s. Although the procedure laid out here still has large uncertainties, these constraints could become tighter when additional observations become available.Comment: 14 pages, 8 figures, 6 tables, submitted to MNRA