Low-energy general relativity with torsion: a systematic derivative expansion

We attempt to build systematically the low-energy effective Lagrangian for the Einstein--Cartan formulation of gravity theory that generally includes the torsion field. We list all invariant action terms in certain given order; some of the invariants are new. We show that in the leading order the fermion action with torsion possesses additional U(1)_L x U(1)_R gauge symmetry, with 4+4 components of the torsion (out of the general 24) playing the role of Abelian gauge bosons. The bosonic action quadratic in torsion gives masses to those gauge bosons. Integrating out torsion one obtains a point-like 4-fermion action of a general form containing vector-vector, axial-vector and axial-axial interactions. We present a quantum field-theoretic method to average the 4-fermion interaction over the fermion medium, and perform the explicit averaging for free fermions with given chemical potential and temperature. The result is different from that following from the "spin fluid" approach used previously. On the whole, we arrive to rather pessimistic conclusions on the possibility to observe effects of the torsion-induced 4-fermion interaction, although under certain circumstances it may have cosmological consequences.Comment: 33 pages, 1 figure. A new section, discussion and references added. Final (published) versio

Hydrobionts of a freshwater oil-polluted northern lake: bioaccumulation of heavy metals in fish and the rate of ecosystem recovery

The response of phytoplankton, zooplankton, benthic and fish community structure to one of the biggest oil spill in history of Komi Republic (north-west part of Russia) was investigated using data from a long-term survey off the polluted lake. The characteristics of aquatic freshwater communities observed in the study area 10, 11 and 22 years after the spill (1994) were compared to find out the rate of natural recovery of the ecosystem after oil decontamination of bottom sediments. The concentrations of fifteen trace metals (Al, Cr, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, As, Mo, Cd, Sb, Pb, U, Bi, Th) were analyzed in the tissues (muscle) of three fish species. The concentrations of Al (3-309 mg/kg), Cr (0,1-3,71 mg/kg), Fe (8,6-317 mg/kg), and Cu (0,09-99 mg/kg) in fishes from polluted lake resulted in most cases higher than reference thresholds. Quantitative and qualitative indicators of aquatic invertebrates from polluted lake reach those one of unpolluted lake but do not fully recover 22 years after the spill, despite that oil concentration in water column and in bottom sediments was lower than reference tresholds. We conclude that natural recovery rate of aquatic freshwater ecosystems in northern regions after oil pollution is extremely low. The purification of water and bottom sediments of oil-polluted northern water bodies is necessary for stimulation of ecosystem restoration

Клінічні ознаки та патологоанатомічні зміни в головному мозку за отруєння домашніх індиків діазиноном

For today, the actual problem of veterinary medicine is the poisoning of animals with organophosphorus pesticides, which are used as insecticides and acaricides, fungicides, herbicides, rodenticides, nematocides. One of the highly effective nonspecific organophosphorus insecticides is diazinon, which enters the body causing poisoning of various species of birds. The basis of the toxic action of diazinon is the ability to block the enzyme acetylcholinesterase. As a result, acetylcholine is accumulated in cholinergic synapses, excessive stimulation of the nerves and muscles is noted, and in the future, a violation of the normal passage of nerve impulses develops. Research was carried out of domestic turkeys (Meleagris gallopavo) in which spontaneous poisoning with diazinon was recorded. Detailed study of clinical signs that develop as a result of poisoning. The activity of the acetylcholinesterase of the serum of blood in the experimental birds was determined by the method of Hestrin. The section of birds that were killed was carried out by the method of Shore. Sections of organs were fixed in 10% neutral formalin, 96% ethanol and Carnoua liquid. The histo-cuttings were made by means of a stent microtome, stained with hematoxylin and eosin. The histological study of the preparations and their photographing was performed using a Leica DM-2500 (Switzerland) microscope, a Leica DFC450C camera and the Leica Application Suite Version 4.4 software. For the production of ultrathin sections, as well as for conducting electron microscopy, pieces of organs were fixed in Millonig’s buffer pH 7,36. Half-thin and ultrathin cuts were made on ultramicrotome LKB-2188 Ultrotome NOVA. The specimens were viewed and photographed in a Tesla BS-500 transmissive electron microscope, at an accelerating voltage of 60, 90 kV. In the pathoanatomical study, expressed discirculatory processes in the form of acute congestive hyperemia, stasis, perivascular edema and hemorrhages, as well as necrotic changes in cardiomyces, hepatocytes, nephrocytes and brain neurons. An electron microscopic study also found destruction of synapses in the cerebral cortex, cerebellum and medulla oblongata. When autopsy selected material (feed the masses crop of birds) for chemical-toxicological research. As a result the research the extract of selected content crop of birds by the method of thin-layer chromatography paper manifestation of iodine bismuth quality received positive reaction on the compound diazinon.Одним з високоефективних неспецифічних фосфорорганічних інсектицидів є діазинон, потрапляння якого в організм стає причиною отруєння різних видів птахів. В основi токсичної дiї діазинону лежить здатнiсть блокувати фермент ацетилхолінестеразу. Унаслідок цього ацетилхолiн нагромаджується в холінергічних синапсах, відзначається надмірна стимуляція нервів та м’язів, а надалі розвивається порушення нормального проходження нервових імпульсів. Структурні зміни в органах нервової системи за отруєння діазиноном вивчені недостатньо. Зважаючи на виключно важливе значення органів нервової системи в регуляції усіх життєвих функцій, вивчення структурних змін в головному мозку за отруєння діазиноном має наукове та практичне значення. Проведено комплексне дослідження домашніх індиків (Meleagris gallopavo) у яких реєстрували спонтанне отруєння діазиноном. Детально вивчали клінічні ознаки, що розвиваються унаслідок отруєння. Активність ацетилхолінестерази cироватки крові у дослідних птахів визначали за методом Хестріна. Розтин птахів, які загинули проводили за методом Шора. Фрагменти органів фіксували у 10% нейтральному формаліні, 96% етиловому спирті та рідині Карнуа. Гістозрізи виготовляли за допомогою санного мікротома та мікротома-кріостата, фарбували гематоксиліном та еозином, суданом-ІІІ за методом Ніссля. PAS-реакцію провели за Мак-Манусом. Для виготовлення ультратонких зрізів фрагменти органів фіксували у фіксаторі Міллоніга з рН 7,36. Напівтонкі та ультратонкі зрізи виготовляли на ультрамікротомі LKB-2188 Ultrotome NOVA. Напівтонкі зрізи фарбували метиленовим синім та основним фуксином. Зразки для трансмійної електронної мікроскопії переглядали і фотографували в електронному мікроскопі Tesla BS-500, за прискорюючої напруги 60, 90 kV. За отруєння діазиноном клінічно у хворих домашніх індиків відзначали різке пригнічення активності ацетилхолінестерази сироватки крові, що супроводжувалось вираженими симптоми ураження нервової системи. Реєстрували тремор та парези крил, порушення координації рухів, судоми та спастичні скорочення м’язів, плавальні рухи тазовими кінцівками, утруднене та часте дихання, що супроводжувалось хрипами. Унаслідок серцево-судинної та дихальної недостатності розвивалась гостра застійна гіперемія, що супроводжувалась вираженим ціаноз шкіри, За дослідження головного мозку реєстрували гіперемію, стази, діапедезні крововиливи, периваскулярні набряки, важкі зміни нервових клітин, деструкцію синапсів. Унаслідок проведення токсикологічного дослідження екстракту з відібраного вмісту вола індиків методом тонкошарової хроматографії на папері з проявленням йодвісмутовим реактивом отримано якісну позитивну реакцію щодо сполуки діазинон

Nature of the light scalar mesons

Despite the apparent simplicity of meson spectroscopy, light scalar mesons cannot be accommodated in the usual $q\bar q$ structure. We study the description of the scalar mesons below 2 GeV in terms of the mixing of a chiral nonet of tetraquarks with conventional $q\bar q$ states. A strong diquark-antidiquark component is found for several states. The consideration of a glueball as dictated by quenched lattice QCD drives a coherent picture of the isoscalar mesons.Comment: 14 pages, 1 figure, accepted for publication in Phys. Rev.

Observation of a narrow baryon resonance with positive strangeness formed in K+K^+Xe collisions

The charge-exchange reaction K^+ Xe --> K^0 p Xe' is investigated using the data of the DIANA experiment. The distribution of the pK^0 effective mass shows a prominent enhancement near 1538 MeV formed by \sim 80 events above the background, whose width is consistent with being entirely due to the experimental resolution. Under the selections based on a simulation of K^+Xe collisions, the statistical significance of the signal reaches 5.5\sigma. We interpret this observation as strong evidence for formation of a pentaquark baryon with positive strangeness, \Theta^+(uudd\bar{s}), in the charge-exchange reaction K^+ n --> K^0 p on a bound neutron. The mass of the \Theta^+ baryon is measured as m(\Theta^+) = 1538+-2 MeV. Using the ratio between the numbers of resonant and non-resonant charge-exchange events in the peak region, the intrinsic width of this baryon resonance is determined as \Gamma(\Theta^+) = 0.34+-0.10 MeV.Comment: 19 pages, 8 figure

Interplay between Dopant Species and a Spin-Crossover Host Lattice during Light-Induced Excited-Spin-State Trapping Probed by Electron Paramagnetic Resonance Spectroscopy

Q-band electron paramagnetic resonance (EPR) data conclusively demonstrate that the iron and cobalt centers in the solid solution [Fe(bpp)₂]₀.₉₇[Co(terpy)₂]₀.₀₃[BF₄]₂ (bpp = 2,6-dipyrazol-1-ylpyridine) undergo allosteric spin-state switching during light-induced excited-spin-state trapping (LIESST) at 20 K and thermal relaxation around 80 K. EPR of [Cu(terpy)₂]²⁺ and [Cu(bpp)₂]²⁺, doped into the same host lattice, also indicates expansion of the copper coordination sphere during LIESST excitation