Electromagnetic form factors of the nucleon from Nf=2+1N_f = 2 + 1 lattice QCD

There is a long-standing discrepancy between different measurements of the electric and magnetic radii of the proton. Lattice QCD calculations are a well-suited tool for theoretical investigations of the structure of the nucleon from first principles. However, all previous lattice studies of the proton's electromagnetic radii have either neglected quark-disconnected contributions or were not extrapolated to the continuum and infinite-volume limit. Here, we present results for the electromagnetic form factors of the proton and neutron computed on the $(2 + 1)$-flavor Coordinated Lattice Simulations (CLS) ensembles including both quark-connected and -disconnected contributions. From simultaneous fits to the $Q^2$-, pion-mass, lattice-spacing, and finite-volume dependence of the form factors, we determine the electric and magnetic radii and the magnetic moments of the proton and neutron. For the proton, we obtain as our final values $\langle r_E^2 \rangle^p = (0.672 \pm 0.014$ (stat)${} \pm 0.018$ (syst)$)$ fm${}^2$, $\langle r_M^2 \rangle^p = (0.658 \pm 0.012$ (stat)${} \pm 0.008$ (syst)$)$ fm${}^2$, and $\mu_M^p = 2.739 \pm 0.063$ (stat)${} \pm 0.018$ (syst). The magnetic moment is in good agreement with the experimental value, as is the one of the neutron. On the one hand, our result for the electric (charge) radius of the proton clearly points towards a small value, as favored by muonic hydrogen spectroscopy and the recent $ep$-scattering experiment by PRad. Our estimate for the magnetic radius, on the other hand, is well compatible with that inferred from the A1 $ep$-scattering experiment.Comment: 48 pages, 10 figure

Precision calculation of the electromagnetic radii of the proton and neutron from lattice QCD

We present lattice-QCD results for the electromagnetic form factors of the proton and neutron including both quark-connected and -disconnected contributions. The parametrization of the $Q^2$-dependence of the form factors is combined with the extrapolation to the physical point. In this way, we determine the electric and magnetic radii and the magnetic moments of the proton and neutron. For the proton, we obtain at the physical pion mass and in the continuum and infinite-volume limit $\sqrt{\langle r_E^2 \rangle^p} = 0.820(14)$ fm, $\sqrt{\langle r_M^2 \rangle^p} = 0.8111(89)$ fm, and $\mu_M^p = 2.739(66)$, where the errors include all systematics.Comment: 7 pages, 3 figures; for the accompanying paper, see arXiv:2309.06590 [hep-lat]. arXiv admin note: substantial text overlap with arXiv:2309.0659

A reporting and analysis framework for structured evaluation of COVID-19 clinical and imaging data

The COVID-19 pandemic has worldwide individual and socioeconomic consequences. Chest computed tomography has been found to support diagnostics and disease monitoring. A standardized approach to generate, collect, analyze, and share clinical and imaging information in the highest quality possible is urgently needed. We developed systematic, computer-assisted and context-guided electronic data capture on the FDA-approved mint LesionTM software platform to enable cloud-based data collection and real-time analysis. The acquisition and annotation include radiological findings and radiomics performed directly on primary imaging data together with information from the patient history and clinical data. As proof of concept, anonymized data of 283 patients with either suspected or confirmed SARS-CoV-2 infection from eight European medical centers were aggregated in data analysis dashboards. Aggregated data were compared to key findings of landmark research literature. This concept has been chosen for use in the national COVID-19 response of the radiological departments of all university hospitals in Germany

Development of biotissue training models for anastomotic suturing in pancreatic surgery

Background: Anastomotic suturing is the Achilles heel of pancreatic surgery. Especially in laparoscopic and robotically assisted surgery, the pancreatic anastomosis should first be trained outside the operating room. Realistic training models are therefore needed. Methods: Models of the pancreas, small bowel, stomach, bile duct, and a realistic training torso were developed for training of anastomoses in pancreatic surgery. Pancreas models with soft and hard tex-tures, small and large ducts were incrementally developed and evaluated. Experienced pancreatic sur-geons (n = 44) evaluated haptic realism, rigidity, fragility of tissues, and realism of suturing and knot tying. Results: In the iterative development process the pancreas models showed high haptic realism and highest realism in suturing (4.6 & PLUSMN; 0.7 and 4.9 & PLUSMN; 0.5 on 1-5 Likert scale, soft pancreas). The small bowel model showed highest haptic realism (4.8 & PLUSMN; 0.4) and optimal wall thickness (0.1 & PLUSMN; 0.4 on -2 to +2 Likert scale) and suturing behavior (0.1 & PLUSMN; 0.4). The bile duct models showed optimal wall thickness (0.3 & PLUSMN; 0.8 and 0.4 & PLUSMN; 0.8 on -2 to +2 Likert scale) and optimal tissue fragility (0 & PLUSMN; 0.9 and 0.3 & PLUSMN; 0.7). Conclusion: The biotissue training models showed high haptic realism and realistic suturing behavior. They are suitable for realistic training of anastomoses in pancreatic surgery which may improve patient outcomes.Surgical oncolog

Investigation of deflagrations of self-reactive solids and development of a new test method for the assessment of the deflagration capability in closed systems

Das Deflagrationsverhalten selbstzersetzlicher fester Stoffe wurde bei unterschiedlichen Randbedingungen untersucht. Darüber hinaus wurde eine neue Prüfmethode entwickelt, mit welcher das Deflagrationsverhalten in geschlossenen Systemen beurteilt werden kann. Es wurden drei neue Messsysteme mit verschiedenen Volumina und Geometrien im Labormaßstab in Betrieb genommen. Die Verwendung der neuen Messsysteme erlaubt es, das Deflagrationsverhalten unter verschiedenen Randbedingungen, die bei Deflagrationen im großtechnischen Maßstab relevant sind, zu beurteilen. In Zuge der Entwicklung der neuen Messsysteme wurde die erforderliche Probenmenge für eine Deflagrationsprüfung um den Faktor 10 reduziert. Die Deflagrationsgeschwindigkeit hängt in erster Linie von der Temperatur, dem Druck und der Behältergeometrie bzw. -größe ab. Der Einfluss des Drucks lässt sich mit der Gleichung u = a · p^n + b beschreiben, wobei n in der Regel zwischen 0,5 und 1 liegt. Darüber hinaus beeinflussen die Anzündungsstelle und die Schüttdichte die Deflagrationsgeschwindigkeit. Da die maximale Reaktionstemperatur von der Kinetik des Wärmeübergangs im Zentrum der Reaktionsfront abhängt und diese positiv mit dem Druck korreliert, führen im Allgemeinen alle Faktoren, die eine Erhöhung des Drucks im Reaktionszentrum bewirken, zu einer Erhöhung der Deflagrationsgeschwindigkeit. Als Maß für die Deflagrationsgeschwindigkeit können die lineare Ausbreitungsrate und die Druckanstiegsrate herangezogen werden. Wenn die Ausbreitungsform bekannt ist, kann die eine Kenngröße aus der anderen berechnet werden. Durch eine Normierung der Druckanstiegsraten ist es möglich, die Werte, die in einem Behältertyp gemessen wurden, auf einen anderen Behältertyp umzurechnen. So kann prinzipiell das Deflagrationsverhalten bei beliebigen Füllgraden und Drücken vorhergesagt werden. Weiterhin wurde gezeigt, dass das Risiko des Auftretens einer Deflagration erheblich reduziert werden kann, wenn deflagrationsfähige Substanzen bei reduziertem Druck gehandhabt werden. Die verzögerte Auslösung und Verlangsamung einer Deflagration bei reduziertem Druck ist auf die geringere effektive Wärmeleitfähigkeit zurückzuführen. Entgegen der verbreiteten Auffassung, dass Deflagrationen nur bei Zersetzungsenergien von mehr als 500 J/g auftreten, wurde in dieser Arbeit gezeigt, dass Deflagrationen bereits ab 220 J/g möglich sind, wenn die Anzündung von unten erfolgt. Die Verwendung der verschiedenen Messsysteme sollte sich an der jeweiligen Fragestellung orientieren. Eine Empfehlung ist, bei isobarer Fahrweise und einem Druck von 1 bar entweder die bisherigen Standardmethoden zu nutzen oder den 4-L-Druckbehälter offen zu betreiben. Bei quasi-isobarer Fahrweise und einem Anfangsdruck p_0 ungleich 1 bar sollte der 18-L-Druckbehälter oder eine andere Kombination aus 4-L-Druckbehälter und Ausgleichsbehälter genutzt werden. Bei isochorer Fahrweise sollte der 200-mL-Druckbehälter mit Anzündung von oben oder der 4-L-Druckbehälter genutzt werden.The deflagration behavior of self-reactive solids was investigated under different boundary conditions. In addition, a new test method was developed with which the deflagration behavior can be assessed in closed systems. Three new measuring systems with different volumes and geometries were put into operation on a laboratory scale. The use of the new measuring systems allows to assess the deflagration behavior under different boundary conditions, which are relevant for large-scale deflagrations. As part of the development of the new measurement systems, the required sample volume for a deflagration test has been reduced by a factor of ten. The rate of deflagration depends primarily on the temperature, pressure and vessel geometry and size respectively. The influence of pressure can be described by the equation u = a · p^n + b, where n is usually between 0,5 and 1. In addition, the ignition point and bulk density affect the deflagration rate. Since the maximum reaction temperature depends on the kinetics of the heat transfer in the center of the reaction front and this correlates positively with the pressure, generally all factors which cause an increase in the pressure in the reaction center lead to an increase in the deflagration rate. As a measure of the deflagration rate, the linear propagation rate and the pressure rise rate can be used. If the propagation form is known, one parameter can be calculated from the other. By normalizing the pressure rise rates, it is possible to convert the values measured in one vessel type to another vessel type. Thus, in principle, the deflagration behavior can be predicted at any fill levels and pressures. Furthermore, it has been shown that the risk of deflagration can be significantly reduced if deflagration-capable substances are handled at reduced pressure. The delayed initiation and slowdown of deflagration at reduced pressure is due to the lower effective thermal conductivity. Contrary to popular belief that deflagrations only occur at decomposition energies of more than 500 J/g, this work has shown that deflagrations are already possible at 220 J/g when ignited from below. The use of the various measuring systems should be based on the respective question. When isobaric operation at a pressure of 1 bar is desired, it is recommended to use either the previous standard methods or to operate the 4-L pressure vessel open. In a quasi-isobaric mode with an initial pressure p_0 different to 1 bar, the 18-L pressure vessel or other combinations of 4-L pressure vessel and expansion vessel should be used. In isochoric mode of operation, the 200-mL pressure vessel with ignition from above or the 4-L pressure vessel should be used

Untersuchung von Deflagrationen selbstzersetzlicher Feststoffe und Entwicklung einer neuartigen Prüfmethode zur Beurteilung der Deflagrationsfähigkeit in geschlossenen Systemen

Das Deflagrationsverhalten selbstzersetzlicher fester Stoffe wurde bei unterschiedlichen Randbedingungen untersucht. Darüber hinaus wurde eine neue Prüfmethode entwickelt, mit welcher das Deflagrationsverhalten in geschlossenen Systemen beurteilt werden kann. Es wurden drei neue Messsysteme mit verschiedenen Volumina und Geometrien im Labormaßstab in Betrieb genommen. Die Verwendung der neuen Messsysteme erlaubt es, das Deflagrationsverhalten unter verschiedenen Randbedingungen, die bei Deflagrationen im großtechnischen Maßstab relevant sind, zu beurteilen. In Zuge der Entwicklung der neuen Messsysteme wurde die erforderliche Probenmenge für eine Deflagrationsprüfung um den Faktor 10 reduziert. Die Deflagrationsgeschwindigkeit hängt in erster Linie von der Temperatur, dem Druck und der Behältergeometrie bzw. -größe ab. Der Einfluss des Drucks lässt sich mit der Gleichung u = a · p^n + b beschreiben, wobei n in der Regel zwischen 0,5 und 1 liegt. Darüber hinaus beeinflussen die Anzündungsstelle und die Schüttdichte die Deflagrationsgeschwindigkeit. Da die maximale Reaktionstemperatur von der Kinetik des Wärmeübergangs im Zentrum der Reaktionsfront abhängt und diese positiv mit dem Druck korreliert, führen im Allgemeinen alle Faktoren, die eine Erhöhung des Drucks im Reaktionszentrum bewirken, zu einer Erhöhung der Deflagrationsgeschwindigkeit. Als Maß für die Deflagrationsgeschwindigkeit können die lineare Ausbreitungsrate und die Druckanstiegsrate herangezogen werden. Wenn die Ausbreitungsform bekannt ist, kann die eine Kenngröße aus der anderen berechnet werden. Durch eine Normierung der Druckanstiegsraten ist es möglich, die Werte, die in einem Behältertyp gemessen wurden, auf einen anderen Behältertyp umzurechnen. So kann prinzipiell das Deflagrationsverhalten bei beliebigen Füllgraden und Drücken vorhergesagt werden. Weiterhin wurde gezeigt, dass das Risiko des Auftretens einer Deflagration erheblich reduziert werden kann, wenn deflagrationsfähige Substanzen bei reduziertem Druck gehandhabt werden. Die verzögerte Auslösung und Verlangsamung einer Deflagration bei reduziertem Druck ist auf die geringere effektive Wärmeleitfähigkeit zurückzuführen. Entgegen der verbreiteten Auffassung, dass Deflagrationen nur bei Zersetzungsenergien von mehr als 500 J/g auftreten, wurde in dieser Arbeit gezeigt, dass Deflagrationen bereits ab 220 J/g möglich sind, wenn die Anzündung von unten erfolgt. Die Verwendung der verschiedenen Messsysteme sollte sich an der jeweiligen Fragestellung orientieren. Eine Empfehlung ist, bei isobarer Fahrweise und einem Druck von 1 bar entweder die bisherigen Standardmethoden zu nutzen oder den 4-L-Druckbehälter offen zu betreiben. Bei quasi-isobarer Fahrweise und einem Anfangsdruck p_0 ungleich 1 bar sollte der 18-L-Druckbehälter oder eine andere Kombination aus 4-L-Druckbehälter und Ausgleichsbehälter genutzt werden. Bei isochorer Fahrweise sollte der 200-mL-Druckbehälter mit Anzündung von oben oder der 4-L-Druckbehälter genutzt werden

Interfaces in all-oxide thin-film varactors with highly-conducting SrMoO3 electrodes for microwave applications

In this work, the interfaces and growth by pulsed laser deposition of the all-oxide varactor heterostructurewas investigated. This all-oxide varactor heterostructure consists of SrMoO3/(Ba,Sr)TiO3/Pt/Au layers and has several advantages over thin-film varactors with Pt bottom electrodes such as defect free, epitaxial growth. Furthermore, new interface materials and optimized growth led to an improvement of the all-oxide varactor microwave performance beyond the level of competing state-of-the-art platinum-based technology. A key achievement for this performance increase was the fast and several micrometer thick growth of the bottom electrode SrMoO3. Although grown at a exceptional high rate of 1 µm SMO in only 45 minutes, the bottom electrode exhibits a high conductivity, low defect density, and atomically flat interface to the dielectric layer. The influence of different substrates with varying in-plane lattice constants on the SrMoO3 growth was also investigated, including the industrially relevant substrate silicon. Epitaxial growth has been realized for silicon and a wide range of scandates, proven by reciprocal space maps. In order to unite the the reductive growth conditions of the bottom electrode with the oxidizing background pressure during the growth of the dielectric, a oxygen diffusion barrier is implemented. In order to find the best performing titanate compound, in terms of oxygen diffusion barrier, a novel measurement routine was established utilizing X-ray photoelectron spectroscopy. In addition to comparisons of the different titanate compounds, quantitative diffusion barrier limits for best performing compound, Ba0.5Sr0.5TiO3, such as temperature and background pressure were determined. This enabled the growth of the dielectric at higher oxygen partial pressures leading to a sufficient oxygenation of the dielectric layer and a decrease of the leakage current of several orders of magnitude. The findings were combined in high-performance all-oxide varactor heterostructures both on the GdScO3 and silicon substrates. In summary, fast and micrometer-thick growth of SrMoO3 and a novel oxygen diffusion barrier were established and could raise the performance of all-oxide varactors and demonstrate the feasibility of this technology for microwave applications

A Song Of Love And You

https://digitalcommons.library.umaine.edu/mmb-vp-copyright/3526/thumbnail.jp