SGARFACE: A Novel Detector For Microsecond Gamma Ray Bursts

The Short GAmma Ray Front Air Cherenkov Experiment (SGARFACE) is operated at the Whipple Observatory utilizing the Whipple 10m gamma-ray telescope. SGARFACE is sensitive to gamma-ray bursts of more than 100MeV with durations from 100ns to 35us and provides a fluence sensitivity as low as 0.8 gamma-rays per m^2 above 200MeV (0.05 gamma-rays per m^2 above 2GeV) and allows to record the burst time structure.Comment: 29 pages, 14 figures, accepted for publication in Astroparticle Physic

Hydrodynamic simulations with the Godunov SPH

We present results based on an implementation of the Godunov Smoothed Particle Hydrodynamics (GSPH), originally developed by Inutsuka (2002), in the GADGET-3 hydrodynamic code. We first review the derivation of the GSPH discretization of the equations of moment and energy conservation, starting from the convolution of these equations with the interpolating kernel. The two most important aspects of the numerical implementation of these equations are (a) the appearance of fluid velocity and pressure obtained from the solution of the Riemann problem between each pair of particles, and (b the absence of an artificial viscosity term. We carry out three different controlled hydrodynamical three-dimensional tests, namely the Sod shock tube, the development of Kelvin-Helmholtz instabilities in a shear flow test, and the "blob" test describing the evolution of a cold cloud moving against a hot wind. The results of our tests confirm and extend in a number of aspects those recently obtained by Cha (2010): (i) GSPH provides a much improved description of contact discontinuities, with respect to SPH, thus avoiding the appearance of spurious pressure forces; (ii) GSPH is able to follow the development of gas-dynamical instabilities, such as the Kevin--Helmholtz and the Rayleigh-Taylor ones; (iii) as a result, GSPH describes the development of curl structures in the shear-flow test and the dissolution of the cold cloud in the "blob" test. We also discuss in detail the effect on the performances of GSPH of changing different aspects of its implementation. The results of our tests demonstrate that GSPH is in fact a highly promising hydrodynamic scheme, also to be coupled to an N-body solver, for astrophysical and cosmological applications. [abridged]Comment: 19 pages, 13 figures, MNRAS accepted, high resolution version can be obtained at http://adlibitum.oats.inaf.it/borgani/html/papers/gsph_hydrosim.pd

Semi- and Non-relativistic Limit of the Dirac Dynamics with External Fields

We show how to approximate Dirac dynamics for electronic initial states by semi- and non-relativistic dynamics. To leading order, these are generated by the semi- and non-relativistic Pauli hamiltonian where the kinetic energy is related to $\sqrt{m^2 + \xi^2}$ and $\xi^2 / 2m$, respectively. Higher-order corrections can in principle be computed to any order in the small parameter v/c which is the ratio of typical speeds to the speed of light. Our results imply the dynamics for electronic and positronic states decouple to any order in v/c << 1. To decide whether to get semi- or non-relativistic effective dynamics, one needs to choose a scaling for the kinetic momentum operator. Then the effective dynamics are derived using space-adiabatic perturbation theory by Panati et. al with the novel input of a magnetic pseudodifferential calculus adapted to either the semi- or non-relativistic scaling.Comment: 42 page

Nicht wendendes Bodenbearbeitungssystem im Ökologischen Landbau-Dammkultursystem "Turiel

In dem interdisziplinären Forschungsprojekt wurde ein Exaktversuch für Systeme der reduzierten Bodenbearbeitung im Ökologischen Landbau eingerichtet. Verglichen werden das Dammkultursystem (DKS) nach Turiel-Major und das Ecomat-System der Firma Kverneland mit dem herkömmlichen Pflugsystem, jeweils im Kontext entsprechend angepasster Anbauverfahren. Im Rahmen des Projektes wurden auf der Hessischen Staatsdomäne Frankenhausen, dem Lehr- und Transferzentrum des Fachbereichs Ökologische Agrarwissenschaften der Universität Kassel, zwei Workshops durchgeführt. Durch den regelmäßigen Kontakt mit Landwirten, Beratern, Entwicklern und Wissenschaftlern wurde und wird Praxiswissen in die Bearbeitung wissenschaftlicher Fragestellungen einfließen. Der Wissenstransfer in beiden Richtungen wurde und wird intensiviert und vorangetrieben. Es handelt sich um einen Bodenbearbeitungssystemversuch im ersten Versuchsjahr. Insofern sind die Ergebnisse nicht geeignet, die Systeme zur Bodenbearbeitung in ihrer Gesamtheit zu bewerten. Der Systemwechsel zum Ecomat ist einfach zu bewerkstelligen. Die Veränderungen zum Standard-Pflugsystem sind gering. Die Vorzüge des Ecomat-Systems liegen in seiner hohen Schlagkraft. Durch die geringe Bearbeitungstiefe ist der Zugkraftbedarf gering. Bei 3 m Arbeitsbreite und Fahrgeschwindigkeiten von 9-12 km/h werden Flächenleistungen bis zu 2,5 ha/h erreicht. Das Ecomat-System hatte im Umstellungsjahr keine nachteiligen Auswirkungen auf die Erträge. Die N-Mineralisation verlief wie beim Pflugsystem. Bei der Umstellung auf DKS ist die Dammbreite (75 oder 90 cm) der Arbeitsbreite und der Pflanz- und Erntetechnik anzupassen. Das DKS nach Turiel-Major zeichnet sich gegenüber anderen DKS durch seine hohe Flexibilität und Arbeitsbreiten bis zu 7,2 m aus. Eine Systemumstellung nach der Ernte zur Herbstbestellung ist sinnvoller als im Frühjahr. Die Erträge bei Umstellung auf das DKS waren bei der extrem trockenen Witterung im Frühjahr geringer als bei den Pflugsystemen. Sie erlauben daher keine allgemeingültige Bewertung des DKS, da sich die Veränderungen der Bodenstruktur erst nach mehreren Jahren stabilisieren werden

Optimierte Bestimmung der unterirdischen Pflanzenbiomasse in Theorie und Praxis

Will man den C oder N Eintrag von Pflanzen ermitteln, muss die unterirdische Pflanzenbiomasse möglichst exakt bestimmt werden. Diese besteht aus der Rhizodeposition und dem Wurzelsystem einer Pflanze. Als Rhizodeposition wird die Abgabe von organischen und anorganischen Verbindungen bezeichnet. Sie setzt sich unter anderem aus Wurzelfragmenten, Wurzelrandzellen, Wurzelexudaten und Lysaten zusammen. Auf Grund einer fehlenden Wurzelraumbegrenzung, ist die Erfassung des vollständigen Wurzelsystems einer Pflanze im Freiland problematisch. Zur Quantifizierung von Wurzelsystemen sind jedoch Freilandversuche stets Gefäßversuchen vorzuziehen, da nur so ein ungestörtes Wurzelwachstum erreicht werden kann. Als Konsequenz lassen sich unterschiedliche Wurzel-Spross-Verhältnisse in Gefäß- und Freilandversuchen feststellen. Verlagerungsprozesse innerhalb der Pflanze können zusätzlich die Berechnung der Rhizodeposition beeinflussen und so zur Über- oder Unterschätzung der unterirdischen Pflanzenbiomasse führen. Ziel war daher ein Beprobungsschema zu entwickeln, welches es ermöglicht die Wurzelbiomasse im Freiland zu erfassen und unterschiedliche Berechnungsmethoden der Rhizodeposition zu vergleichen. Hierfür wurden sowohl im Gefäß als auch im Freiland Erbsen mittels Dochtmethode mit multiplen 13C und 15N-Pulsen markiert, wodurch eine annähernd kontinuierliche Markierung simuliert wurde. Die Wurzelbiomasse der Erbse wurde im Freiland bestimmt, indem Unterproben mit einem definierten Volumen in 3 festgelegten Positionen im Bestand genommen wurden (direkt auf einer Pflanze; zwischen 2 Pflanzen in der Reihe; in der Mitte von 4 Pflanzen zwischen 2 Reihen). Durch die unterschiedliche Gewichtung der Positionen, die sich aus dem Beprobungsdurchmesser und dem Pflanze-/Reihenabstand ergaben, konnte die vollständige Wurzelbiomasse bestimmt werden. Die Rhizodeposition wurde mit einer Massenbilanz (1) und mit der Janzen und Bruinsma Methode (2) ermittelt. Zum Zeitpunkt der Blüte waren die Wurzelbiomasse und das Wurzel-Spross-Verhältnis im Feld um ein vielfaches Größer verglichen mit dem Gefäß. Bei der Berechnung nach Janzen und Bruinsma können Verlagerungsprozesse während der Blüte zur Überschätzung der Rhizodeposition führen. Erfolgt eine kontinuierliche Markierung über den gesamten Vegetationsverlauf, so kann die Rhizodeposition am Kulturende sowohl nach Janzen und Bruinsma als auch mit der Massenbilanz berechnet werden

The hidden identity of faces. A case of lifelong prosopagnosia

Wegrzyn M, Garlichs A, Heß RWK, Woermann FG, Labudda K. The hidden identity of faces. A case of lifelong prosopagnosia. BMC Psychology. 2019;7(1): 4.Background Not being able to recognize a person’s face is a highly debilitating condition from which people with developmental prosopagnosia (DP) suffer their entire life. Here we describe the case of J, a 30 year old woman who reports being unable to recognize her parents, her husband, or herself in the mirror. Case presentation We set out to assess the severity of J’s prosopagnosia using tests with unfamiliar as well as familiar faces and investigated whether impaired configural processing explains her deficit. To assess the specificity of the impairment, we tested J’s performance when evaluating emotions, intentions, and the attractiveness and likability of faces. Detailed testing revealed typical brain activity patterns for faces and normal object recognition skills, and no evidence of any brain injury. However, compared to a group of matched controls, J showed severe deficits in learning new faces, and in recognizing familiar faces when only inner features were available. Her recognition of uncropped faces with blurred features was within the normal range, indicating preserved configural processing when peripheral features are available. J was also unimpaired when evaluating intentions and emotions in faces. In line with healthy controls, J rated more average faces as more attractive. However, she was the only one to rate them as less likable, indicating a preference for more distinctive and easier to recognize faces. Conclusions Taken together, the results illustrate both the severity and the specificity of DP in a single case. While DP is a heterogeneous disorder, an inability to integrate the inner features of the face into a whole might be the best explanation for the difficulties many individuals with prosopagnosia experience