Influence of incoherent scattering on stochastic deflection of high-energy negative particle beams in bent crystals

An investigation on stochastic deflection of high-energy negatively charged particles in a bent crystal was carried out. On the basis of analytical calculation and numerical simulation it was shown that it exists a maximum angle at which most of the beam is deflected. The existence of a maximum, which is taken in the correspondence of the optimal radius of curvature, is a novelty with respect to the case of positively charged particles, for which the deflection angle can be freely increased by increasing the crystal length. This difference has to be ascribed to the stronger contribution of incoherent scattering affecting the dynamics of negative particles that move closer to atomic nuclei and electrons. We therefore identified the ideal parameters for the exploitation of axial confinement for negatively charged particle beam manipulation in future high-energy accelerators, e.g., ILC or muon colliders

Bayesian approach to improve the reliability of control of water quality

Increased variability and, at the same time, a reduced frequency of selective measurements of controlled indicators of natural waters increase the probability of erroneous evaluation of their quality. The task is to increase the reliability of such an assessment by analyzing arrays of new data in conjunction with data accumulated in previous periods. To do this, a Bayesian approach was modified using the uniformity measure of the combined data. It is shown that in the latter case the combined estimate shifts from the Bayesian one to the maximum likelihood estimate from the newly obtained experimental data, thus "forgetting" the obsolete data. At the same time, the 90% confidence interval, in which the true values of the monitored indicators are concluded, is narrowed, which increases the reliability of the probabilistic assessment of water quality. The proposed approach is illustrated by the example of a universal nonparametric method for estimating the probability of the concentration of a certain pollutant in compliance with the requirements as the most common indicator of water quality. The example is brought to specific numerical values, allowing both to compare the classical and modified Bayesian approach, and to give recommendations on the rational use of the latter. The proposed approach can find wide application in the problems of analysis of statistical quality indicators in various subject areas with a shortage of experimental data.Повышенная изменчивость и одновременно - пониженная частота выборочных измерений контролируемых показателей природных вод повышают вероятность ошибочной оценки их качества. В работе решается задача повышения достоверности такой оценки путем анализа массивов новых данных совместно с данными, накопленными в предыдущие периоды. Для этого была применена модификация байесовского подхода с использованием показателя степени однородности объединяемых данных. Показано, что в последнем случае объединенная оценка смещается по сравнению с байесовской в сторону оценки максимального правдоподобия по вновь полученным экспериментальным данным, «забывая» таким образом устаревшие данные. При этом 90-процентный доверительный интервал, в котором заключены истинные значения контролируемых показателей, сужается, что повышает достоверность вероятностной оценки качества воды. Предложенный подход проиллюстрирован на примере универсального непараметрического метода оценки вероятности соответствия концентрации некоторого загрязняющего вещества предъявляемым требованиям, как наиболее общего показателя качества воды. Пример доведен до конкретных числовых значений, позволяющих как провести сравнение классического и модифицированного байесовского подхода, так и выдать рекомендации по рациональному использованию последнего. Предложенный подход может найти широкое применение в задачах анализа статистических показателей качества в различных предметных областях при дефиците экспериментальных данных

Simplified method of analysis, control and forecast of high water pollution by separate components

Assessing the risks and predicting the increased pollution of natural water bodies is especially important in the industrial regions where the instability of the monitored indicators is most significant. This article proposes methods of this activity with the use of non-parametric and more accurate parametric methods of hydro-monitoring data analysis. The results of using these methods for the Ural region have been obtained, and it has been shown that the analytical description of the “tail” parts of the probability distribution in the studied water quality indicators with the use of the Pareto distribution allows to identify the appropriate indicators for the limited volume samples and to give the projected estimates in the unobserved parts of the distributions. It has been noted that the risk of significant water pollution exists even if the situation is relatively favorable according to the hydro-monitoring. In this regard, a methodology of estimating the upper limit of the confidence interval covering the value of the monitored index with the acceptable reliability has been proposed. Practical examples show the effectiveness of this method. The special significance of the application of the proposed approaches to the predicting aspect is due to the possibility of assessing the small risks of the appearance of extreme unit values of the investigated random variables.Оценка риска и прогноз повышенного загрязнения природных вод особенно важны в промышленных регионах, где нестабильность контролируемых показателей наиболее высока. Поскольку риск является вероятностной характеристикой степени загрязнения воды отдельными компонентами, для решения этой задачи необходимо привлечение статистических методов. В статье предложена практическая методика такой оценки с использованием непараметрических, основанных на теории порядковых статистик, и более точных параметрических методов статистического анализа данных гидромониторинга, требующих аналитического описания функции распределения концентрации загрязняющих веществ. Результаты использования методики апробированы для уральского региона, для чего обосновано и показано, что аналитическое описание «хвостовых» частей функций распределения вероятностей при больших значениях исследуемых показателей качества воды распределением Парето позволяет по выборкам ограниченного объема определять соответствующие показатели в ненаблюдаемых частях распределений, т.е. давать прогнозные оценки. Отмечено, что риск высокого загрязнения воды существует, даже если ситуация по данным гидромониторинга относительно благополучна. В связи с этим предложена методика оценки доверительного интервала, покрывающего значения контролируемого показателя с заданной доверительной вероятностью, в том числе наиболее важной его верхней доверительной границы. На практических демонстрационных примерах показана эффективность разработанной методики. Особая значимость применения предложенных подходов к прогнозной задаче обусловлена возможностью оценивания малых рисков появления экстремальных единичных значений исследуемых случайных величин

Comparative Chromosome Mapping of Musk Ox and the X Chromosome among Some Bovidae Species

Bovidae, the largest family in Pecora infraorder, are characterized by a striking variability in diploid number of chromosomes between species and among individuals within a species. The bovid X chromosome is also remarkably variable, with several morphological types in the family. Here we built a detailed chromosome map of musk ox (Ovibos moschatus), a relic species originating from Pleistocene megafauna, with dromedary and human probes using chromosome painting. We trace chromosomal rearrangements during Bovidae evolution by comparing species already studied by chromosome painting. The musk ox karyotype differs from the ancestral pecoran karyotype by six fusions, one fission, and three inversions. We discuss changes in pecoran ancestral karyotype in the light of new painting data. Variations in the X chromosome structure of four bovid species nilgai bull (Boselaphus tragocamelus), saola (Pseudoryx nghetinhensis), gaur (Bos gaurus), and Kirk’s Dikdik (Madoqua kirkii) were further analyzed using 26 cattle BAC-clones. We found the duplication on the X in saola. We show main rearrangements leading to the formation of four types of bovid X: Bovinae type with derived cattle subtype formed by centromere reposition and Antilopinae type with Caprini subtype formed by inversion in XSB1

Biological Earth observation with animal sensors.

Space-based tracking technology using low-cost miniature tags is now delivering data on fine-scale animal movement at near-global scale. Linked with remotely sensed environmental data, this offers a biological lens on habitat integrity and connectivity for conservation and human health; a global network of animal sentinels of environmen-tal change

Simulation of surface energy fluxes and stratification of a small boreal lake by a set of one-dimensional models

Peer reviewe