Theory and Applications of Non-Relativistic and Relativistic Turbulent Reconnection

Realistic astrophysical environments are turbulent due to the extremely high Reynolds numbers. Therefore, the theories of reconnection intended for describing astrophysical reconnection should not ignore the effects of turbulence on magnetic reconnection. Turbulence is known to change the nature of many physical processes dramatically and in this review we claim that magnetic reconnection is not an exception. We stress that not only astrophysical turbulence is ubiquitous, but also magnetic reconnection itself induces turbulence. Thus turbulence must be accounted for in any realistic astrophysical reconnection setup. We argue that due to the similarities of MHD turbulence in relativistic and non-relativistic cases the theory of magnetic reconnection developed for the non-relativistic case can be extended to the relativistic case and we provide numerical simulations that support this conjecture. We also provide quantitative comparisons of the theoretical predictions and results of numerical experiments, including the situations when turbulent reconnection is self-driven, i.e. the turbulence in the system is generated by the reconnection process itself. We show how turbulent reconnection entails the violation of magnetic flux freezing, the conclusion that has really far reaching consequences for many realistically turbulent astrophysical environments. In addition, we consider observational testing of turbulent reconnection as well as numerous implications of the theory. The former includes the Sun and solar wind reconnection, while the latter include the process of reconnection diffusion induced by turbulent reconnection, the acceleration of energetic particles, bursts of turbulent reconnection related to black hole sources as well as gamma ray bursts. Finally, we explain why turbulent reconnection cannot be explained by turbulent resistivity or derived through the mean field approach.Comment: 66 pages, 24 figures, a chapter of the book "Magnetic Reconnection - Concepts and Applications", editors W. Gonzalez, E. N. Parke

Solar Wind Turbulence and the Role of Ion Instabilities

International audienc

Large-Eddy Simulations of Magnetohydrodynamic Turbulence in Heliophysics and Astrophysics

We live in an age in which high-performance computing is transforming the way we do science. Previously intractable problems are now becoming accessible by means of increasingly realistic numerical simulations. One of the most enduring and most challenging of these problems is turbulence. Yet, despite these advances, the extreme parameter regimes encountered in space physics and astrophysics (as in atmospheric and oceanic physics) still preclude direct numerical simulation. Numerical models must take a Large Eddy Simulation (LES) approach, explicitly computing only a fraction of the active dynamical scales. The success of such an approach hinges on how well the model can represent the subgrid-scales (SGS) that are not explicitly resolved. In addition to the parameter regime, heliophysical and astrophysical applications must also face an equally daunting challenge: magnetism. The presence of magnetic fields in a turbulent, electrically conducting fluid flow can dramatically alter the coupling between large and small scales, with potentially profound implications for LES/SGS modeling. In this review article, we summarize the state of the art in LES modeling of turbulent magnetohydrodynamic (MHD) ows. After discussing the nature of MHD turbulence and the small-scale processes that give rise to energy dissipation, plasma heating, and magnetic reconnection, we consider how these processes may best be captured within an LES/SGS framework. We then consider several special applications in heliophysics and astrophysics, assessing triumphs, challenges,and future directions

Antioxidant, tyrosinase inhibitory, and acetylcholinesterase inhibitory activities of green tea (Camellia sinensis L.) seed and its pericarp

10.1007/s10068-012-0099-9Food Science and Biotechnology213761-76

Effects of green tea polyphenols, insulin-like growth factor I and glucose on developmental competence of bovine oocytes

The present study examined the effects of green tea polyphenols (GTP), insulin-like growth factor-I (IGF-I) and glucose on oocyte in vitro maturation, subsequent embryo development and blastocyst quality in bovine. Cumulus-oocyte complexes (COC) were aspirated from the ovaries and cultured in synthetic oviduct fluid supplemented with MEM amino acids (SOFaa) media supplemented with one of the following supplements: GTP (0, 10, 15 and 20 µM), IGF-I (0, 50, 100 and 150 ng/mL) or glucose (0, 1.5, 5.6 and 20 mM) for 24 h. The results showed that oocytes cultured in media supplemented with 15 µM GTP, 100 ng/mL IGF-I and 5.6 mM glucose, in separate experiments, have higher cleavage and blastocyst rates compared with oocytes cultured in media without or with other concentration of GTP, IGF-I and glucose. Then these three substances with the concentration above were added together into SOFaa media and constituted a modified medium (Modified SOFaa). The COC were cultured in control SOFaa media and modified SOFaa media, respectively. The results showed that modified SOFaa media increased the intracellular glutathione concentration of matured oocytes, blastocyst rates and total cell numbers and cell numbers of inner cell mass per blastocyst compared with the control. Supplementing of GTP, IGF-I and glucose synchronously to maturation media can increase the intracellular GSH concentration of oocytes after in vitro maturation, and improve the embryo development and blastocyst quality in bovine

Compostos bioativos e atividade antioxidante do café (Coffea arabica L.) Coffee (Coffea arabica L.) bioactive compounds and antioxidant activity

Conduziu-se este trabalho, com a proposta de avaliar o potencial antioxidante de dois padrões da bebida do café (rio e mole), verdes e torrados, utilizando modelos in vitro. Foram determinados o teor de fenólicos totais, ácido clorogênico (ácido 5-cafeoilquínico) e cafeína das bebidas. A avaliação in vitro do potencial antioxidante foi investigada pelos métodos de captação do radical DPPH e pelo poder redutor de metais. Os dois padrões de bebida do café analisados não apresentaram diferenças quanto aos parâmetros cor, ácido clorogênico e cafeína. Observou-se que houve redução nos valores de ácido clorogênico à medida que os grãos foram torrados. O café verde bebida rio apresentou maior teor de fenólicos totais que o café bebida mole. Nos grãos torrados não foi observada diferença. A bebida do café independente da qualidade sensorial apresentou alto poder redutor e importante atividade sequestrante de radicais livres. A atividade sequestrante de radicais livres foi significativamente superior nas amostras obtidas a partir dos grãos torrados, quando comparados aos extratos dos grãos verdes. A torração, porém, reduziu o poder redutor das bebidas do café. Os dados obtidos permitem sugerir que, independente da classificação sensorial da bebida, o café apresenta expressiva capacidade sequestrante de radicais livres e poder redutor de metais.<br>The present work intended to evaluate the antioxidant potential of two coffee sorts (soft and river), green and roasted, in vitro. Phenolic compounds content, chlorogenic acid (5-cafeoyolquinic) and caffeine of the beverages were evaluated. In vitro evaluation of the antioxidant potential was investigated by DPPH radical scavenging assay and by reducing the power of metals. Both sorts of coffee did not present statistical differences for color, chlorogenic acid and caffeine. After roasting, 5-cafeoyolquinic acid levels decreased. River coffee beverage presented greater content of phenolics than the soft coffee beverage. In the roasted coffees no significant difference was observed. All sorts of coffee beverages presented high reducing ability and important scavenging activity of free radicals. The scavenging activity was higher in the roasted samples. The roast process decreased the reducing ability of the coffee beverage. Results allow suggesting that independent of the sort, coffee presents expressive antioxidant activity and reducing ability

NUTRIZIONE E PREVENZIONE DEL RISCHIO DI OSTEOPOROSI

L’osteoporosi costituisce un esempio paradigmatico di patologia correlata al regime alimentare, sebbene il rischio relativo imputabile ad una nutrizione inadeguata può variare significativamente, in funzione del background genetico, endocrino-metabolico e di altri fattori correlati allo stile di vita, quali l'attività fisica e alcune abitudini voluttuarie, come il fumo di sigaretta, senza considerare eventuali condizioni patologiche e/o terapie farmacologiche in grado di alterare il metabolismo del tessuto osseo. Ciascun tessuto presenta caratteristiche strutturali che sono direttamente correlate alle specifiche funzioni fisiologiche: nel caso del tessuto osseo, il ruolo di sostegno dello scheletro è strettamente associato alla funzione di riserva di calcio, e, in presenza di un apporto alimentare insufficiente, la funzione di sostegno verrà “sacrificata” per mantenere stabile il pool solubile intra- ed extracellulare extraosseo (1% del calcio corporeo totale) (Stewart A.E. e coll., 1991). Il rischio di osteoporosi è inversamente correlato al raggiungimento del picco di massa ossea nella terza decade di vita. Questo è geneticamente determinato, ma il 20-25% della varianza è riconducibile allo stile di vita e, in particolare, all'attività fisica e all'alimentazione (Matkovic V. e coll., 1993; Haney R.P. e coll., 2000; Eastell R. e coll., 2002). La sedentarietà determina una diminuzione degli stimoli meccanici necessari a mantenere lo scheletro e favorirne lo sviluppo ed implica una perdita ossea proporzionale alla perdita muscolare (Heaney R.P., 1991). Inoltre la sedentarietà costituisce il principale fattore di rischio per sovrappeso ed obesità e poiché l'eccesso ponderale è associato ad un aumento del rischio cardiovascolare, ne consegue la necessità di seguire regimi alimentari ipocalorici, che non sempre soddisfano il fabbisogno di tutti i nutrienti, tra cui il calcio. Variazioni del bilancio energetico, tali da determinare un aumento o una riduzione del peso corporeo, sono correlate a cambiamenti della massa ossea. Tali variazioni sono riconducibili sia al differente carico meccanico, che a fattori ormonali correlati allo stato di nutrizione (quali insulina, leptina, estrogeni) (Reid I.R., 2002). Stati di malnutrizione per difetto determinano un aumento del rischio di osteoporosi e di fratture a cui concorrono differenti cause: inadeguato apporto di nutrienti (proteine, acidi grassi, Ca, P, Mg, vitamine D e K, ecc.); ridotto tono muscolare, con maggiore propensione alle cadute e riduzione del pannicolo adiposo con minore effetto protettivo; alterazioni dell’assetto ormonale (amenorrea). Osteopenia ed osteoporosi sono frequenti in soggetti affetti da disturbi del comportamento alimentare (anoressia) (Ilich J.Z. e coll, 2000). Lo stato di salute dell’osso dipende da un adeguato apporto di tutti i nutrienti, energetici e non energetici (vitamine e sali minerali), al pari di ogni altro tessuto, ma l’assunzione di calcio ha un ruolo prioritario. Molti nutrienti modulano la biodisponibilità del calcio, dall’assorbimento, alla sua incorporazione nei cristalli di idrossiapatite, fino all’escrezione urinaria. Pertanto l’adeguatezza della dieta in relazione alla prevenzione dell’osteoporosi e delle malattie metaboliche dell’osso deve essere valutata in funzione di un adeguato apporto di tutti i nutrienti e del calcio in particolare. Anche in presenza di osteoporosi, un'adeguata assunzione di calcio è il presupposto su cui basare qualsiasi terapia (Riggs B.L. e coll., 1998). L’identificazione di composti di origine vegetale, che risultano in grado di modulare alcune vie metaboliche e ottimizzare specifiche funzioni fisiologiche, associata ai progressi nel campo delle tecnologie alimentari e farmaceutiche ha messo a disposizione del nutrizionista e del clinico le conoscenze e gli strumenti per poter realizzare un’alimentazione funzionale alla riduzione del rischio di insorgenza di specifiche patologie