How random is your heart beat?

We measure the content of random uncorrelated noise in heart rate variability using a general method of noise level estimation using a coarse grained entropy. We show that usually - except for atrial fibrillation - the level of such noise is within 5 - 15% of the variance of the data and that the variability due to the linearly correlated processes is dominant in all cases analysed but atrial fibrillation. The nonlinear deterministic content of heart rate variability remains significant and may not be ignored.Comment: see http://urbanowicz.org.p

Learning in greenhouse gas emission inventories in terms of uncertainty improvement over time

This paper addresses the problem of learning in greenhouse gas (GHG) emission inventories understood as reductions in uncertainty, i.e., inaccuracy and/or imprecision, over time. We analyze the National Inventory Reports (NIRs) submitted annually to the United Nations Framework Convention on Climate Change. Each NIR contains data on the GHG emissions in a given country for a given year as well as revisions of past years’ estimates. We arrange the revisions, i.e., estimates of historical emissions published in consecutive NIRs into a table, so that each column contains revised estimates of emissions for the same year, reflecting different realizations of uncertainty. We propose two variants of a two-step procedure to investigate the changes of uncertainty over time. In step 1, we assess changes in inaccuracy, which we consider constant within each revision, by either detrending the revisions using the smoothing spline fitted to the most recent revision (method 1) or by taking differences between the most recent revision and the previous ones (method 2). Step 2 estimates the imprecision by analyzing the columns of the data table. We assess learning by detecting and modeling a decreasing trend in inaccuracy and/or imprecision. We analyze carbon dioxide (CO2) emission inventories for the European Union (EU-15) as a whole and its individual member countries. Our findings indicate that although there is still room for improvement, continued efforts to improve accounting methodology lead to a reduction of uncertainty of emission estimates reported in NIRs, which is of key importance for monitoring the realization of countries’ emission reduction commitments

Comments on recent studies of high-temperature plasmas at the NCBJ in Poland

This invited lecture presents comments on the most important results of high-temperature plasma studies which have been carried out at the NCBJ, Poland, since the ICPPCF-2014. The main scientific tasks concerned studies of fast electrons, ions, neutrons, and x-rays emitted from different research facilities of the PF-, RPI-, ICF- and Tokamak-type as well as investigations of high-temperature plasma streams and their interactions with various solid targets. The first part presents the authors’ opinion about experimental studies of the fast runaway electrons generation in the COMPASS (Prague) and FTU (Frascati) tokamaks. The second part presents the comments on applications of nuclear track detectors for studies of fast ions and products from p 11B nuclear reactions at the PALS (Prague) experiment. The next part presents the comments on measurements of the X-rays, ions and electrons from PF-type discharges. The last part summarizes OES studies of plasma-streams interactions with W-targets in the PF-1000U facility and with CFC-targets in the RPI-IBIS machine. These comments are followed by proposals of future theoretical and experimental studies.Представлены самые важные результаты экспериментов по изучению высокотемпературной плазмы, которые проводились в НЦЯИ Польши с 2014 года. Основные научные цели – это изучение быстрых электронов, ионов, нейтронов, рентгеновского излучения на различных плазменных установках, таких как PF-, RPI-, ICF-токамаки, а также исследования высокотемпературных плазменных потоков и их взаимодействия с различными материалами. Первая часть представляет мнение авторов об экспериментальных изучениях генерации убегающих быстрых электронов в токамаках Compass (Прага) и FTU (Fraskati. Вторая часть включает комментарии по применению детекторов ядерных частиц для изучения быстрых ионов и продуктов ядерной реакции p 11B в экспериментах на установке PALS (Прага). Следующая часть – это описание измерений рентгеновского излучения, ионов и электронов в установках типа плазменный фокус (ПФ). Последняя часть суммирует исследование взаимодействия плазменных потоков с вольфрамом на установке PF-1000U и CFC на RPI-IBIS. Далее следуют предложения о дальнейших теоретических и экспериментальных исследованиях.Представлено найважливіші результати експериментів по вивченню високотемпературної плазми, що проводились в НЦЯД Польщи з 2014 року. Основні наукові цілі – це вивченя швидких електронів, іонів, нейтронів, рентгенівського випромінювання на різних плазмових пристроях, таких як ПФ-, RPI-, ICF- токамаки, а також дослідження високотемпературних плазмових потоків та їх взаємодії з різними матеріалами. Перша частина представляє думку авторів щодо експериментальних вивчень генерації швидких електронів в токамаках Compass (Прага) та FTU (Frascati). Друга частина включає коментарії із застосування детекторів ядерних часток для вивчення швидких іонів та продуктів ядерної реакції р 11В в експериментах на пристрої PALS (Прага). Наступна частина – це опис вимірювань рентгенівського випромінювання, іонів та електронів в пристроях типу плазмовий фокус (ПФ). Заключна частина підсумовує дослідження взаємодії плазмових потоків з вольфрамом на ПФ-1000U та CFC на RPI-IBIS. Далі йдуть пропозиції щодо наступних теоретичних та експериментальних досліджень

Oscylacje w układzie sercowo-naczyniowym - modele fizyczne w interpretacji zjawisk fizjologicznych

We discuss the foundations of the theory of homeostasis within the framework of modern physics. We analyse the paradigm of homeostasis, which is based on the physical assumption that the internal environment undergoes random fluctuations around a steady state equilibrium. We show how the notion of homeodynamics extends the concept of homeostasis. We introduce the paradigm of the phase sensitivity of regulatory activity which supplements the classical paradigm of the tonic character of such activity. Kardiol Pol 2010; 68, supl. V: 391399Niniejsza praca omawia podstawowe postulaty teorii homeostazy na gruncie współczesnej fizyki. Analizowane jest pojęcie homeostazy, oparte na fizycznym założeniu fluktuacji wokół położenia równowagi oraz rozszerzające je pojęcie homeodynamiki. Wprowadzono postulat fazoczułości oddziaływań, który dopełnia postulat ich toniczności. Kardiol Pol 2010; 68, supl. V: 391-39

Feasibility study and design of cherenkov-type detectors for measurements of fast electrons within tokamaks

The paper presents feasibility and design studies of the Cherenkov-type detectors designed for measurements of energetic electrons within tokamak devices. The technique in question enables the identification of electron beams, the determination of their spatial distribution, as well as the measurements of their temporal characteristics. On the basis of the presented analyses, i.e. heat transfer studies, a prototype of the Cherenkov measuring head has been designed, constructed and tested within CASTOR tokamak. Obtained experimental results demonstrated that relatively intense Cherenkov signals appear particularly during the final phase of the discharge, when the expanding plasma column reaches the detector.З’ясовуються можливості застосування та розрахунку детекторів Черенкова для реєстрації високоенергетичних електронів в токамаках. Метод, що розглядається, дозволяє виявляти електронні пучки, визначати їх просторовий розподіл, а також вимірювати їх часові характеристики. На основі проведеного аналізу, тобто вивчення теплопередачі, був розроблений та виготовлений прототип вимірювальної головки детектора Черенкова, який було випробувано на токамаці CASTOR. Одержані експериментальні результати показують, що досить інтенсивні сигнали з датчика Черенкова виникають, зокрема, на останній стадії розряду, коли плазмовий шнур, що розширюється, торкається детектора.Исследуются возможности применения и расчёта детекторов Черенкова для регистрации высокоэнергетических электронов в токамаках. Рассматриваемый метод позволяет идентифицировать электронные пучки, определять их распределение в пространстве, а также измерять их временные характеристики. На основе представленного анализа, то есть изучения теплопередачи, разработан и изготовлен прототип измерительной головки детектора Черенкова, который был испытан на токамаке CASTOR. Полученные экспериментальные результаты показывают, что довольно интенсивные сигналы с датчика Черенкова появляются, в частности, на конечной стадии разряда, когда расширяющийся плазменный шнур касается детектора

Enhancement of the Deuteron-Fusion Reactions in Metals and its Experimental Implications

Recent measurements of the reaction d(d,p)t in metallic environments at very low energies performed by different experimental groups point to an enhanced electron screening effect. However, the resulting screening energies differ strongly for divers host metals and different experiments. Here, we present new experimental results and investigations of interfering processes in the irradiated targets. These measurements inside metals set special challenges and pitfalls which make them and the data analysis particularly error-prone. There are multi-parameter collateral effects which are crucial for the correct interpretation of the observed experimental yields. They mainly originate from target surface contaminations due to residual gases in the vacuum as well as from inhomogeneities and instabilities in the deuteron density distribution in the targets. In order to address these problems an improved differential analysis method beyond the standard procedures has been implemented. Profound scrutiny of the other experiments demonstrates that the observed unusual changes in the reaction yields are mainly due to deuteron density dynamics simulating the alleged screening energy values. The experimental results are compared with different theoretical models of the electron screening in metals. The Debye-H\"{u}ckel model that has been previously proposed to explain the influence of the electron screening on both nuclear reactions and radioactive decays could be clearly excluded.Comment: 22 pages, 12 figures, REVTeX4, 2-column format. Submitted to Phys. Rev. C; accepte

Development and use of Сherenkov-type detectors for measurements of fast electrons in tokamaks

The paper reports on progress in design and use of novel detectors for experimental studies of fast (run-away and ripple-born) electrons in various experiments of the tokamak type. The idea of the use of a Cherenkov effect for direct on-line measurements of the fast electrons within tokamaks was presented by scientists from the NCBJ (former IPJ) several years ago. Successive efforts led to the development of prototype detector heads equipped with diamond or aluminium nitrate (AlN) crystals, which were shielded with very thin metal filters in order to eliminate the visible light from plasma and to enable a rough energy analysis of electrons. Those Cherenkov radiators were coupled through optical-fibre cables with fast photomultipliers. Those prototypes were applied for test measurements within the CASTOR experiment in Prague, and later in the ISSTOK device in Lisbon, but the main aim remained to develop the Cherenkov detectors for the TORE-SUPRA experiment in Cadarache.В этой статье представлен прогресс в разработке и использовании новаторских детекторов для экспериментального исследования быстрых (убегающих и генерируемых на неоднородностях) электронов в различных экспериментах на токамаке. Идея использования эффекта Черенкова для прямых измерений быстрых электронов в режиме реального времени в токамаке был представлен учеными из НЦЯП (бывший ИЯП) несколько лет назад. Последовательные усилия привели к разработке прототипа детекторных головок оснащенного кристаллами алмаза или нитрата алюминия (AlN), которые были покрыты очень тонкими металлическими фильтрами для исключения влияния видимого света из плазмы и позволяющими грубо оценить энергию электронов. Эти счетчики Черенкова были соединены через волоконно-оптические кабели с быстрыми ФЭУ. Эти прототипы были применены для тестовых измерений в экспериментах на CASTOR в Праге, а затем в Лиссабоне на установке ISSTOK, но главной целью остается разработка детекторов Черенкова для экспериментов на Tore-Supra в Кадараше.У цій статті йдеться про прогрес у розробці та використанні новаторських детекторів для експериментального дослідження швидких (утеклих і тих., що генеруються на неоднорідностях) електронів в різних експериментах на токамаці. Ідея використання ефекту Черенкова для прямих вимірювань швидких електронів в режимі реального часу в токамаке був представлений вченими з НЦЯП (колишній ІЯП) кілька років тому. Послідовні зусилля привели до розробки прототипу детекторних головок оснащеного кристалами алмазу або нітрату алюмінію (AlN), які були покриті дуже тонкими металевими фільтрами для виключення впливу видимого світла з плазми і дозволяють грубо оцінити енергію електронів. Ці лічильники Черенкова були з'єднані через волоконно-оптичні кабелі з швидкими ФЕУ. Ці прототипи були застосовані для тестових вимірювань в експериментах на CASTOR в Празі, а потім в Лісабоні на установці ISSTOK, але головною метою залишається розробка детекторів Черенкова для експериментів на Tore-Supra в Кадараші

Spectroscopic studies of plasma streams generated in a 1-MJ plasma-focus facility with and without gas-puffing

The main aim of the reported experimental session was to study operational characteristics of a modified PF-1000U facility during a free propagation of a plasma-stream and its interactions with a carbon-fiber composite (CFC) target. The facility was equipped with an axial fast-acting valve for additional gas puffing into a region close to the electrodes outlets. Experiments were carried out with and without the gas puffing in chosen instants before the application of high voltage pulse. The operational regimes of the facility were established by changing these parameters and the initial charging voltage. To record optical spectra of the plasma radiation the use was made of a Mechelle®900 spectrometer coupled with a CCD-camera sensitive in a wavelength range of 300...1100 nm. During all reported experiments the exposition time was equal to 100 ns, but a time delay was changed to obtain data for different discharge phases. The performed spectral measurements enabled to study plasma dynamics, to identify plasma impurities, and to estimate electron densities and temperatures. The electron density in a free-propagating plasma stream was calculated from a linear Stark-effect observed for the Dα spectral line.Главной целью докладываемой экспериментальной сессии было изучение рабочих характеристик модифицированной установки PF-1000U во время свободного распространения плазменного потока и его взаимодействия с углеродной мишенью CFC. Установка была переоснащена специальным быстро действующим клапаном для дополнительного напуска газа в зону фокуса (область, близкую к концам электродов). Эксперименты проводились c импульсным напуском и без напуска газа в выбранные моменты времени до применения импульса высокого напряжения. Рабочие режимы установки PF-1000U определялись изменениями этих параметров и начального зарядного напряжения. Чтобы зарегистрировать оптические спектры плазменного излучения использовался спектрометр Mechelle®900 с подсоединенной к нему CCD-камерой, чувствительной в диапазоне 300…1100 нм. Во время всей серии экспериментов время экспозиции было равно 100 нс, но время задержки спектрометра изменялось для получения данных в различные фазы разряда. Выполненные спектральные измерения касались динамики плазмы, идентификации примесей в плазме, так же как и оценок электронной плотности и температуры. Электронная плотность в свободном плазменном потоке рассчитывалась из линейного штарк-эффекта, наблюдаемого для спектральной линии Dα.Основною метою в експериментальній сесії, що доповідається, було вивчення робочих характеристик модифікованого пристрою PF-1000U під час вільного розповсюдження плазмового потоку та взаємодії з вуглецевою мішенню CFC. Установка була обладнана спеціальним швидким клапаном для додаткового напуску газу в зону фокусу (область, близька до кінців електродів). Експерименти проводились без напуску та з напуском газу до подачі високої напруги. Робочі режими визначались змінами цих параметрів та початкової зарядної напруги. Для того, щоб зареєструвати оптичні спектри випромінювання плазми використовувався спектрометр Mechelle®900 із CCD-камерою, чутливою в діапазоні довжин хвиль 300…1100 нм. Під час всієї серії експериментів час експозиції був 100 нс, але час затримки спектрометра змінювався, щоб отримати дані в різні фази розряду. Проведені спектральні вимірювання стосувались динаміки плазми, ідентифікації домішок у плазмі, так як і оцінок плазмової густини та температури. Електронна густина у вільному плазмовому потоці розраховувалась з лінійного штарк-ефекту, що спостерігався для спектральної лінії Dα

Nonlinear oscillator model reproducing various phenomena in the dynamics of the conduction system of the heart

A dedicated nonlinear oscillator model able to reproduce the pulse shape, refractory time, and phase sensitivity of the action potential of a natural pacemaker of the heart is developed. The phase space of the oscillator contains a stable node, a hyperbolic saddle, and an unstable focus. The model reproduces several phenomena well known in cardiology, such as certain properties of the sinus rhythm and heart block. In particular, the model reproduces the decrease of heart rate variability with an increase in sympathetic activity. A sinus pause occurs in the model due to a single, well-timed, external pulse just as it occurs in the heart, for example due to a single supraventricular ectopy. Several ways by which the oscillations cease in the system are obtained (models of the asystole). The model simulates properly the way vagal activity modulates the heart rate and reproduces the vagal paradox. Two such oscillators, coupled unidirectionally and asymmetrically, allow us to reproduce the properties of heart rate variability obtained from patients with different kinds of heart block including sino-atrial blocks of different degree and a complete AV block (third degree). Finally, we demonstrate the possibility of introducing into the model a spatial dimension that creates exciting possibilities of simulating in the future the SA the AV nodes and the atrium including their true anatomical structure.J. J. Żebrowski, K. Grudziński, T. Buchner, P. Kuklik, J. Gac, G. Gielerak, P. Sanders, and R. Baranowsk