Probing the braneworld hypothesis with a neutron-shining-through-a-wall experiment

The possibility for our visible world to be a 3-brane embedded in a multidimensional bulk is at the heart of many theoretical edifices in high-energy physics. Probing the braneworld hypothesis is thus a major experimental challenge. Following recent theoretical works showing that matter swapping between braneworlds can occur, we propose a neutron-shining-through-a-wall experiment. We first show that an intense neutron source such as a nuclear reactor core can induce a hidden neutron flux in an adjacent hidden braneworld. We then describe how a low-background detector can detect neutrons arising from the hidden world and quantify the expected sensitivity to the swapping probability. As a proof of concept, a constraint is derived from previous experiments.Comment: 12 pages, 4 figures, final version published in Physical Review

Search for passing-through-walls neutrons constrains hidden braneworlds

In many theoretical frameworks our visible world is a $3$-brane, embedded in a multidimensional bulk, possibly coexisting with hidden braneworlds. Some works have also shown that matter swapping between braneworlds can occur. Here we report the results of an experiment - at the Institut Laue-Langevin (Grenoble, France) - designed to detect thermal neutron swapping to and from another braneworld, thus constraining the probability $p^2$ of such an event. The limit, $p<4.6\times 10^{-10}$ at $95 \%$ C.L., is $4$ orders of magnitude better than the previous bound based on the disappearance of stored ultracold neutrons. In the simplest braneworld scenario, for two parallel Planck-scale branes separated by a distance $d$, we conclude that $d>87$ in Planck length units.Comment: 5 pages, 3 figures. Published in Physics Letters

Transcriptional Regulation by Competing Transcription Factor Modules

Gene regulatory networks lie at the heart of cellular computation. In these networks, intracellular and extracellular signals are integrated by transcription factors, which control the expression of transcription units by binding to cis-regulatory regions on the DNA. The designs of both eukaryotic and prokaryotic cis-regulatory regions are usually highly complex. They frequently consist of both repetitive and overlapping transcription factor binding sites. To unravel the design principles of these promoter architectures, we have designed in silico prokaryotic transcriptional logic gates with predefined input–output relations using an evolutionary algorithm. The resulting cis-regulatory designs are often composed of modules that consist of tandem arrays of binding sites to which the transcription factors bind cooperatively. Moreover, these modules often overlap with each other, leading to competition between them. Our analysis thus identifies a new signal integration motif that is based upon the interplay between intramodular cooperativity and intermodular competition. We show that this signal integration mechanism drastically enhances the capacity of cis-regulatory domains to integrate signals. Our results provide a possible explanation for the complexity of promoter architectures and could be used for the rational design of synthetic gene circuits

Novel insights into an old controversy: Is coronary artery ectasia a variant of coronary atherosclerosis?

Coronary artery ectasia (CAE) is defined as a localized or diffuse non-obstructive lesion of the epicardial coronary arteries with a luminal dilation exceeding 1.5-fold the diameter of the normal adjacent arterial segment. The incidence of CAE has been reported to range between 2% and 4%, which might be an overestimation of the true frequency. The coincidence of CAE with other systemic vascular dilatations has suggested that the mechanism underlying CAE is not only localized to coronary arteries, but also to other vascular compartments such as aorta or peripheral veins. Although the pathophysiology of CAE remains largely unknown, it was supposed to represent a variant of coronary atherosclerosis. This review focuses on this controversy of whether CAE and coronary artery disease (CAD) are two manifestations of the same underlying process. There are clear differences between CAD and CAE with respect to cardiovascular risk factors such as diabetes mellitus, and pathogenic steps in disease progress such as inflammation or extracellular matrix remodeling. As this review will underscore, the current knowledge of the field is insufficient to finally clarify the causative interrelation between CAE and CAD. The clinical course and treatment of CAE mainly depends on its coexistence with CAD. When coexisting with CAD, the prognosis and treatment of CAE are the same as for CAD alone. In isolated CAE, prognosis is better and anti-platelet drugs are the mainstay of treatment. Surgical treatment can be considered in selected patients. For clarifying the mechanism underlying CAE, additional clinical, histopathological and pathophysiological investigations are required. In fact, every patient with CAE should be evaluated systematically for pathological changes in other vascular territories, both in the arterial system as well as in the venous system, which might occur in the disease process

Performances du détecteur MUNU et Perspectives en vue de la détection des Neutrinos Solaires

Thèse co-dirigée par Anne StutzMUNU detector, designed for the study of neutrino-electron diffusion using antineutrinos from a nuclear reactor, is a time projection chamber (TPC) containing CF4 gas. The purpose of this thesis was to determine whether such a detector could be used to measure the low energy solar neutrinos spectrum. For this study, three aspects were essentials : energy resolution, angular resolution and detector background. The two first ones because the neutrino energy is calculated using the energy and initial direction of the recoil electron, The third one because the number of expected interactions is small and implies a very low level of background. First, a theoretical and experimental review of solar neutrinos physics is carried out. Then, the MUNU detector characteristics and its operating principle are presented. Following, the detector performances are approached one by one : the detector calibration methods and the energy resolution ; the determination of the electron initial direction and the angular resolution related to ; and the different background origins as well as the events rates induced. Finally, the simulation results of the solar neutrinos detection are given. They point out necessary improvements and issues which require further studies.Le détecteur MUNU, destiné à l'étude de la diffusion neutrino sur électron à l'aide des antineutrinos émis par un réacteur nucléaire, est constitué d'une chambre à projection temporelle (TPC) contenant du gaz CF4. L'objectif de la thèse était de déterminer si un détecteur basé sur le même principe pouvait être envisagé pour mesurer le spectre en énergie des neutrinos solaires de basse énergie. Pour cette étude, trois aspects étaient essentiels : la résolution en énergie, la résolution angulaire et le bruit de fond du détecteur. Les deux premiers car l'énergie du neutrino est reconstituée à partir de l'énergie et de la direction initiale de l'électron de recul. Le troisième car le faible nombre d'interactions attendu impose un niveau de bruit de fond très bas. Dans un premier temps, une revue détaillée de la physique des neutrinos solaires du point de vue théorique mais aussi expérimental est réalisée puis les caractéristiques du détecteur MUNU et son principe de fonctionnement sont exposés. Ensuite, les performances du détecteur sont abordées successivement : les méthodes d'étalonnage en énergie développées et la résolution en énergie qui en découle ; la détermination de la direction initiale des électrons et la résolution angulaire associée ; et enfin les différentes sources de bruit de fond rencontrées ainsi que les taux d'événements induits. Finalement, les résultats de la simulation de la détection des neutrinos solaires sont présentés. Ils mettent en évidence les améliorations nécessaires et les points exigeant des études supplémentaires

XENON100 et MIMAC, des détecteurs à la recherche de matière noire

Le document présente la problématique de la détection directe de matière noire dans le cadre des expériences XENON100 et MIMAC. Après une introduction générale sur la matière noire et sur les signaux attendus dans un détecteur terrestre, les deux projets sont passés en revue en se concentrant sur les aspects expérimentaux. L'accent est mis particulièrement sur la caractérisation des performances des détecteurs et sur les bruits de fonds associés

Performances du détecteur MUNU et perspectives en vue de la détection des neutrinos solaires

Le détecteur MUNU, destiné à l'étude de la diffusion neutrino sur électron à l'aide des antineutrinos émis par un réacteur nucléaire, est constitué d'une chambre à projection temporelle (TPC) contenant du gaz CF4. L'objectif de la thèse était de déterminer si un détecteur basé sur le même principe pouvait être envisagé pour mesurer le spectre en énergie des neutrinos solaires de basse énergie. Pour cette étude, trois aspects étaient essentiels : la résolution en énergie, la résolution angulaire et le bruit de fond du détecteur. Les deux premiers car l'énergie du neutrino est reconstituée à partir de l'énergie et de la direction initiale de l'électron de recul. Le troisième car le faible nombre d'interactions attendu impose un niveau de bruit de fond très bas. Dans un premier temps, une revue détaillée de la physique des neutrinos solaires du point de vue théorique mais aussi expérimental est réalisée puis les caractéristiques du détecteur MUNU et son principe de fonctionnement sont exposés. Ensuite, les performances du détecteur sont abordées successivement : les méthodes d'étalonnage en énergie développées et la résolution en énergie qui en découle ; la détermination de la direction initiale des électrons et la résolution angulaire associée ; et enfin les différentes sources de bruit de fond rencontrées ainsi que les taux d'événements induits. Finalement, les résultats de la simulation de la détection des neutrinos solaires sont présentés. Ils mettent en évidence les améliorations nécessaires et les points exigeant des études supplémentaires.GRENOBLE1-BU Sciences (384212103) / SudocSTRASBOURG-Bib.Central Recherche (674822133) / SudocSudocFranceF

De la mesure des champs électriques par l'expérience Codalema aux caractéristiques des rayons cosmiques

La thèse s intéresse à l'étude des rayons cosmiques de très hautes énergies qui lorsqu'ils pénètrent l'atmosphère terrestre dissipent leur énergie en produisant une multitude de particules secondaires, cet ensemble étant appelé une gerbe atmosphérique. L expérience CODALEMA permet l étude de l'émission radioélectrique des gerbes atmosphériques, au moyen d'antenne dans le domaine de fréquences de 1 à 100 MHz. Nous avons étudié dans un premier temps certaines questions concernant le calcul du champ électrique à partir des caractéristiques de la gerbe dans le but de dégager les effets prépondérants dans la génération du signal radio. Nous avons ensuite examiné comment exploiter une méthode de prédiction linéaire pour permettre la détection des transitoires associés aux gerbes dans l'environnement radioélectrique bruité dans la gamme de fréquence où l expérience est menée. Nous avons enfin examiné comment les signaux récoltés permettent d'étudier le mécanisme d'émission du champ électrique par les gerbes. Ce travail d'analyse permet de faire un pont entre les deux premières étudesNANTES-BU Sciences (441092104) / SudocSudocFranceF