Meson-production experiments at COSY-Juelich

Selected results from experiments at COSY-Juelich are presented: an attempt to measure the mass of the eta meson with high precision (ANKE facility), first steps towards the detection of rare eta decays (WASA), and several measurements of KKbar-pair production (ANKE, COSY-11, MOMO).Comment: Proceedings of QNP2009, Beijing, Sept. 2009; to be published in Chinese Physics C. 6 pages, 5 figure

Observation of inverse diproton photodisintegration at intermediate energies

The reaction pp->{pp}_s\gamma, where {pp}_s is a proton pair with an excitation energy E_{pp}<3 MeV, has been observed with the ANKE spectrometer at COSY-Juelich for proton beam energies of T_p=0.353, 0.500, and 0.550 GeV. This is equivalent to photodisintegration of a free 1S_0 diproton for photon energies E\gamma ~ T_p/2. The differential cross sections measured for c.m. angles 0 deg.<\theta_{pp}<20 deg. exhibit a steep increase with angle that is compatible with E1 and E2 multipole contributions. The ratio of the measured cross sections to those of np->d\gamma is on the 10^{-3}-10^{-2} level. The increase of the pp->{pp}_s\gamma cross section with T_p might reflect the influence of the Delta(1232) excitation.Comment: 4 pages + 4 figure

The energy dependence of the pp->K+ n Sigma+ reaction close to threshold

The production of the Sigma+ hyperon through the pp->K+nSigma+ reaction has been investigated at four energies close to threshold, 1.826, 1.920, 1.958, and 2.020 GeV. At low energies, correlated K+pi+ pairs can only originate from Sigma+ production so that their measurement allows the total cross section for the reaction to be determined. The results obtained are completely consistent with the values extracted from the study of the K+-proton correlation spectra obtained in the same experiment. These spectra, as well as the inclusive K+ momentum distributions, also provide conservative upper limits on the Sigma+ production rates. The measurements show a Sigma+ production cross section that varies roughly like phase space and, in particular, none of the three experimental approaches used supports the anomalously high near-threshold pp->K+ nSigma+ total cross section previously reported [T. Rozek et al., Phys. Lett. B 643, 251 (2006)].Comment: Submitted to PR

New determination of the mass of the eta meson at COSY-ANKE

A value for the mass of the eta meson has been determined at the COSY-ANKE facility through the measurement of a set of deuteron laboratory beam momenta and associated 3He center-of-mass momenta in the d+p -> 3He+X reaction. The eta was then identified by the missing-mass peak and the production threshold determined. The individual beam momenta were fixed with a relative precision of 3 x 10^-5 for values around 3 GeV/c by using a polarized deuteron beam and inducing an artificial depolarizing spin resonance, which occurs at a well-defined frequency. The final-state momenta in the two-body d+p -> 3He+eta reaction were investigated in detail by studying the size of the 3He momentum ellipse with the forward detection system of the ANKE spectrometer. Final alignment of the spectrometer for this high precision experiment was achieved through a comprehensive study of the 3He final-state momenta as a function of the center-of-mass angles, taking advantage of the full geometrical acceptance. The value obtained for the mass, m(eta)=(547.873 +- 0.005(stat) +- 0.027(syst)) MeV/c^2, is consistent and competitive with other recent measurements, in which the meson was detected through its decay products.Comment: 11 pages, 11 figures, 3 tables, published versio

ВОДОСПОЖИВАННЯ ТА РЕЖИМ ЗРОШЕННЯ НАСІННЄВОЇ ЛЮЦЕРНИ В УМОВАХ РЕГІОНАЛЬНОЇ ЗМІНИ КЛІМАТУ В ПІВДЕННОМУ СТЕПУ УКРАЇНИ

The article presents the results of scientific research to specify the seed productivity of alfalfa grown on irrigated and rainfed lands of the southern Steppe of Ukraine. It is proved that obtaining stably high yields of conditioned alfalfa seeds under the conditions of regional climate change is possible only providing an optimal supply of productive moisture in the soil, since in recent years the crop has been grown under high temperature conditions and insufficient precipitation. It was established that irrigation of seed alfalfa throughout the growing season regardless of cultivar and mowing, should be conducted in two interphase periods: "the beginning of regrowth (shoots) – early budding" and "the beginning of budding – beginning of flowering". In the first interphase period, it is necessary to create conditions for optimal growth and development of plants that is achieved by maintaining the level of pre-irrigation humidity in 0-100 cm layer in the range of 70-75% MMHC on dark chestnut soils and 55-60% – on sandy loam chernozems. In the second interphase period, it is necessary to provide optimal conditions for the development of production processes and the formation of conditioned seed yields that is achieved by inhibiting growth processes, since alfalfa tends to grow up. Therefore, the level of pre-irrigation humidity of the calculated layer on medium and heavy loamy soils should be maintained within 60-65% MMHC and 45-50% MMHC – on sandy loam chernozems. The analysis of changes in natural and climatic conditions carried out over the past years shows that in the subzone of the southern Steppe, alfalfa cultivation for seeds is possible only by providing the developed irrigated agriculture. Getting the deficit of natural moisture solved, combined with high availability of heat resources and fertile dark‑chestnut soils and southern chernozems, is an objective natural prerequisite for further growth of seed productivity of alfalfa and reducing its dependence on extreme weather conditions and, above all, in medium‑dry (75%) and dry (95%) precipitation years.У статті викладено результати наукових досліджень із встановлення насіннєвої продуктивності люцерни, вирощуваної на зрошуваних і неполивних землях південного Степу України. Доведено, що отримання стабільно високих урожаїв кондиційного насіння люцерни в умовах регіональної зміни клімату можливе лише за оптимального запасу продуктивної вологи в ґрунті, оскільки протягом останніх років вирощування культури проводиться за підвищеного температурного режиму й недостатньої кількості атмосферних опадів. Встановлено, що зрошення насіннєвої люцерни протягом вегетаційного періоду, незалежно від сорту й укосу, слід проводити за двома міжфазними періодами: "початок відростання (сходи) – початок бутонізації" та "початок бутонізації – початок цвітіння". У першому міжфазному періоді необхідно створювати умови для нормального росту й розвитку рослин, що досягається шляхом підтримання на темно каштанових ґрунтах рівня передполивної вологості 0–100 сантиметрового шару в межах 70–75% НВ і на чорноземах супіщаних – 55–60%. У другому міжфазному періоді необхідно забезпечувати оптимальні умови для проходження продукційних процесів і формування врожаю кондиційного насіння, що досягається шляхом гальмування ростових процесів, оскільки люцерна зростатиме. Тому рівень передполивної вологості розрахункового шару на середньо та важкосуглинкових ґрунтах необхідно підтримувати в межах 60–65% НВ і 45–50% НВ – на чорноземах супіщаних. Аналіз зміни природно кліматичних умов, проведений протягом останніх років, свідчить, що в підзоні південного Степу вирощування люцерни на насіння можливе лише за умов розвинутого зрошуваного землеробства. Ліквідація дефіциту природного зволоження, у поєднанні з високою забезпеченістю тепловими ресурсами й родючими темно каштановими ґрунтами та чорноземами південними, є об’єктивною природною передумовою подальшого зростання насіннєвої продуктивності люцерни та зменшення її залежності від екстремальних погодних умов і, передусім, у середньосухі (75%) та сухі (95%) за забезпеченістю опадами роки

ГЛОБАЛЬНА ЗМІНА КЛІМАТУ: ПРИЧИНИ ВИНИКНЕННЯ ТА НАСЛІДКИ ДЛЯ СІЛЬСЬКОГОСПОДАРСЬКОГО ВИРОБНИЦТВА ПІВДЕННОГО СТЕПУ

Relevance of the research. If greenhouse gases in the XXI century enter the atmosphere in the same volume as now, the increase in the average temperature on the planet will reach 2–4°C, and therefore the threat of extinction of up to 20–30% of species of animals and plants in existing biocenosis is not excluded. At the same time, the water level in the world ocean will rise, which during the XX century became higher by 17 cm, that is, more than for the previous 2000 years. Simultaneously with the increase in the average monthly air temperature in the conditions of natural moisturizing (without irrigation) of the southern Steppe subzone of Ukraine in recent years, insufficient precipitation has been recorded, especially in July, August and September that, according to various estimates, is typical for the semi-desert and desert. As a result, the aridity of the climate has increased and the frequency of droughts has risen as well. If for the period of 400 years, in the XI–XIV centuries droughts occurred only 8 times, in the XVII–XVIII – 17, in the XIX – 20, in the XX century the number of them increased to 30. The purpose of the article is to reveal the causes of global climate change on the planet and its impact on agricultural production of the southern Steppe subzone that resulted in increasing the coefficient of moisture, evaporation and moisture deficit. Research methods. The study was carried out using long-term meteorological observations of Kherson meteorological station. Scientific research was based on the complex application of statistical, monographic, abstract-logical methods and system analysis. Research results. The analysis of the main causes of global and regional climate change was conducted. Four models of the bases of climate change on the planet Earth were made. The influence of climate change on the formation of crops yield in the subzone of the southern Steppe was specified. The amount of precipitation fell during the growing period of 2011–2017 in medium dry and dry years shows that, compared to the long-term average precipitation, it was significantly lower and amounted to 47.2–63.6 mm. In average for the 65 years (1945–2010) evaporation was 722.0 mm, and the deficit of moisture, respectively 487.4 mm. In wet years, the volatility does not exceed 608.6 mm, and the deficit of moisture was made up of 243.6 mm. In average as to water supply years the evaporation increased up to 645.7–746.3 mm and the deficit of moisture increased up to 406.7–507.7 mm. In mid-dry and dry years, evaporation increased up to 769.8–934.5 mm, and the deficit of moisture – up to 580.9–791.0 mm. Conclusions. The decrease in precipitation, especially in dry years, compared to average annual indicators, was recorded in spring period as 24–27% and in autumn – as 62–65%, along with a simultaneous increase in air temperature in those periods as 2.7 and 2.8°C respectively. In general, during the vegetation period the increase in evaporation was 30–31% and the deficit of moisture was 53–55% that resulted in low yields of crops. The main way to overcome the negative impact of global climate change on the agricultural production of the southern Steppe subzone is the effective use and further extending the areas of actual irrigation, that will ensure stable high yields and food security of the state.Здійснено аналіз впливу глобальної та регіональної зміни клімату на збільшення випаровуваності, дефіциту вологозабезпеченості та зменшення кількості атмосферних опадів у підзоні південного Степу. Виявлено чотири моделі основ змін клімату на планеті. Згідно з першою моделлю підвищення температури пов’язано з антропогенними викидами в атмосферу вуглекислого газу, метану, оксиду азоту, гексафториду сірки, гідрофторвуглецю та перфторвуглецю. Другою моделлю причин зміни клімату вважаються періодичні четвертинні зледеніння, які повторюються на планеті кожні 100 тис. років. Третя модель передбачає зміну клімату через інтенсивне&nbsp;видобування нафти з надр нашої планети. Четвертою моделлю причин зміни клімату є діяльність гідротермальних джерел в океанах, які викидають в атмосферу вуглекислий газ і метан.&nbsp;Встановлена кількість атмосферних опадів, які випадали протягом 2011–2017&nbsp;рр. у середньосухі та сухі за забезпеченістю опадами роки, яка, порівняно з середньою багаторічною за 1945–2010&nbsp;рр. (232,7 мм), була істотно нижчою і становила 47,2–63,6 мм. Зменшення останніми роками кількості опадів навесні на 24–27% і восени на 62–65%, за одночасного підвищення температури та зниження відносної вологості повітря в зазначені пори року на 2,7–2,8°С, призводило до збільшення випаровуваності на 30–31% і дефіциту вологозабезпеченості на 53–55%. У середньому за 65 років випаровуваність складала 722,0 мм, а дефіцит вологозабезпечення – 487,4 мм. У вологі за забезпеченістю опадами роки випаровуваність не перевищувала 608,6 мм, відповідно, дефіцит вологозабезпечення знижувався до 243,6 мм. У середньовологі та середні роки випаровуваність зростає до 645,7–746,3 мм, а дефіцит вологозабезпечення підвищується до 406,7–507,7 мм. У середньосухі та сухі за забезпеченістю опадами роки випаровуваність зростає до 769,8–934,5 мм, а дефіцит вологозабезпечення – до 580,9–791,0 мм.&nbsp;Обґрунтовано доцільність ефективного використання та подальшого розширення площ зрошуваних земель, що забезпечить отримання стабільно високих урожаїв сільськогосподарських культур і продовольчу безпеку населення України

The production of K+K- pairs in proton-proton collisions at 2.83 GeV

Differential and total cross sections for the pp -> ppK+K- reaction have been measured at a proton beam energy of 2.83 GeV using the COSY-ANKE magnetic spectrometer. Detailed model descriptions fitted to a variety of one-dimensional distributions permit the separation of the pp -> pp phi cross section from that of non-phi production. The differential spectra show that higher partial waves represent the majority of the pp -> pp phi total cross section at an excess energy of 76 MeV, whose energy dependence would then seem to require some s-wave phi-p enhancement near threshold. The non-phi data can be described in terms of the combined effects of two-body final state interactions using the same effective scattering parameters determined from lower energy data.Comment: 12 pages, 12 figures, 3 table

Near threshold eta meson production in the d+d->alpha+eta reaction

The d+d->alpha+eta reaction has been investigated near threshold using the ANKE facility at COSY-Juelich. Both total and differential cross sections have been measured at two excess energies, Q=2.6 MeV and 7.7 MeV, with a subthreshold measurement being undertaken at Q=-2.6 MeV to study the physical background. While consistent with isotropy at the lower energy, the angular distribution reveals a pronounced anisotropy at the higher one, indicating the presence of higher partial waves. Options for the decomposition into partial amplitudes and their consequences for determination of the s-wave eta-alpha scattering length are discussed.Comment: 8pp, fig.3 added, normalisation in eq.4.1 correcte

Measurement of the Analyzing Power in p⃗d→(pp)n\vec{p}d \to (pp)n \\with a Fast Forward 1S0^1S_0--Diproton

A measurement of the analyzing power $A_y$ of the $\vec{p}d \to (pp) + n$ reaction was carried out at beam energies of 0.5 and 0.8 GeV by detection of a fast forward proton pair of small excitation energy $E_{pp} < 3$ MeV. The kinematically complete experiment made use of the ANKE spectrometer at the internal beam of COSY and a deuterium cluster--jet target. For the first time the $S$--wave dominance in the fast diproton is experimentally demonstrated in this reaction. While at $T_p=0.8$ GeV the measured analyzing power $A_y$ vanishes, it reaches almost unity at $T_p=0.5$ GeV for neutrons scattered at $\theta_n^{c.m.}=167^\circ$. The results are compared with a model taking into account one--nucleon exchange, single scattering and $\Delta$ (1232) excitation in the intermediate state. The model describes fairly well the unpolarized cross section obtained earlier by us and the analyzing power at 0.8 GeV, it fails to reproduce the angular dependence of $A_y$ at 0.5 GeV.Comment: 4 pages, 4 figures, 1 tabl