Kinetic instabilities in the solar wind due to electron nonthermal properties

Summary A detailed stability analysis is carried out for high-frequency whistler waves, as to typical conditions of the s.w. plasma. At low frequencies ( being the ion cyclotron frequency) an analytical solution of the general linear dispersion relation is obtained, and a stability analysis again performed, determining the threshold condition for the occurrence of instability.

---

Riassunto Si effettua un'analisi dettagliata della stabilità per onde ?whistler? ad alta frequenza, riguardante le condizioni tipiche del plasma del s.w. A basse frequenze ( , conΩ _i frequenza di ciclotrone degli ioni) si ottiene una soluzione analitica della relazione di dispersione lineare generale e si effettua, di nuovo un'analisi della stabilità che determina la condizione soglia per il verificarsi dell'instabilità.

---

Резуме Лроводится лодробнЫй анализ устойчивости вЫсокочастотнЫх свистящих атмосфериков, в отношении типичнЫы услвий для зщ плазмЫ. При низких частотах ( гдеΩ _i ествя циклотронная частота ионов) получается аналитическое решение общего линейного дисперсионного соотношения. ПроведеннЫй анализ устойчивости позволяет орределитЫ пороговое условие появления неустойчивости.

     

Analytical and numerical methods in the theory of random wave processes

Summary This paper deals with the evaluation of a two-parameter, two-index, imaginary integral function . The motivation for this analysis arose from the application of stochastic process theory to random ocean wave properties. Physically represents the normalized cross spectrum between any two components of a random state vector whose components are defined by wave amplitude, vector particle velocity, vector particle acceleration and linearized vector hydrodynamic force on a submerged object. The function , however, is developed in a general fashion so as to be applicable to any two-dimensional random wave process. Numerical and analytical methods are employed to develop techniques for the evaluation of and sample graphs are presented.

---

Riassunto Si valuta la funzione integrale immaginaria a 2 parametri e 2 indici necessaria per l’applicazione della teoria dei processi stocastici alle proprietà delle onde oceaniche casuali. Fisicamente rappresenta lo spettro normalizzato incrociato preso fra due componenti qualsiasi di un vettore di stato casuale definito dall’ampiezza dell’onda, dal vettore velocità delle particelle, dal vettore accelerazione delle particelle e dal vettore linearizzato forza idrodinamica agente su un oggetto sommerso. La funzione è peraltro sviluppata in modo del tutto generale in modo da risultare applicabile a qualsiasi processo casuale ondoso in 2 dimensioni. Sono presentati metodi sia numerici che analitici, e grafici di esempio.

---

Резюме Эта работа посвящена вычислению двух-параметрической, двух-индексной, мнимой целой функции . Указанный анализ связан с применением теории стохастических процессов к изучению свойств случайных океанических волн. Физически представляет нормированный перекрестный спектр между двумя произвольными компонентами случайного вектора состояния, компоненты которого определяются амплитудой волны, вектором скорости частицы, вектором ускорения частицы и линеаризованной векторной гидродинамической силой, действующей на погруженный объект. Однако, функция вычисляется обычным образом для применения к произвольному двумерному случайному волновому процессу. Используются численные и аналитические методы для вычисления и предлагаются графики в качестве примера.

     

Thermodynamic statistical evaluation ofS andF from ESR experimental order parameters.

Summary A statistical analytical procedure for calculating entropy (S) and Helmholtz free energy (F) from the order parameters obtained from ESR spectra of spin-labelled membranes is described. The method is here applied to some literature data. A brief discussion on the results is also reported.

---

Riassunto Si descrive un metodo statistico per calcolare l'entropia (S) e l'energia libera di Helmholtz (F) dai parametri d'ordine ottenuti da spettri ESR di membrane spin-marcate. Il metodo è applicato da alcuni dati di letteratura e sono brevemente discussi i risultati ottenuti.

---

Резюме Описывается статистическая аналитическая процедура вычисления энтропии (S) и свободной энергии Гельмгольца (F) из параметров порядка , полученных из ESR спектров для мембран со спиновыми метками. Развитый мэтод применяется к некоторым данным, имеюшимися в литературе. Проводится обсуждение полученных результатов.

     

Low-frequency waves observed in the vicinity of the Earth's bow shock

Summary Many different low-frequency waves are observed close to the Earth's bow shock; a short review is given here. Upstream of the shock backstreaming protons generate (by interacting with the solar wind) circularly polarized magnetosonic waves. These waves are convected by the solar wind toward the shock itself. Backstreaming electrons appear to generate (locally upstream) low-frequency whistler waves which are also convected downstream. Related to the magnetosonic waves but generated, perhaps, by backstreaming electrons, low-frequency whistler wave ?packets? with well-defined temporal shapes are observed (trailing peak amplitude and decaying in several wave cycles are seen by the satellites). These phenomena are not present for all different values of β, andM _MS. For a laminar shock, upstream standing whistler waves in very good agreement with the theory have been observed. In the shock layer all frequencies appear to be excited, but much energy seems to be in the midfrequency whistler waves, and this energy seems to increase when goes from (20⋎30)° (quasi-parallel configurations) to (70⋎80)° (quasi-perpendicular configurations). On the contrary, downstream large-amplitude low-frequency fluctuations appear to be much enhanced in quasi-parallel structures and are reduced in quasi-perpendicular structures. Another kind of very-large-amplitude low-frequency oscillations appears both upstream and downstream of the shock main ramp when the dissipation length becomes longer than the dispersion length. In these cases we may, perhaps, talk of damped solitons.

---

Riassunto Si presenta qui una breve rassegna dei molti tipi di onde di bassa frequenza osservate nelle vicinanze dell'onda d'urto stazionaria terrestre. Davanti all'onda d'urto i protoni riflessi dall'onda interagiscono con il vento solare e generano onde magnetosoniche con polarizzazione circolare. Queste onde sono poi trasportate dal vento solare stesso verso l'onda d'urto. Gli elettroni riflessi, invece, sembrano generare localmente (a monte dell'onda d'urto) onde di whistler di bassa frequenza, anch'esse trasportate a valle dal vento solare. In relazione alle onde magnetosoniche, ma generati forse da elettroni riflessi, si osservano pacchetti d'onda del tipo di whistler di bassa frequenza con un ben determinato andamento temporale dell'ampiezza dell'onda (nel riferimento del satellite si osserva prima un'ampiezza massima che decade in alcuni cicli e poi scompare). Questi fenomeni non sono presenti per tutti i possibili valori di β, eM _MS. Per onde d'urto di tipo laminare, si sono osservate, in ottimo accordo con la teoria, onde di whistler stazionarie in fronte all'onda d'urto. Nello spessore proprio dell'onda d'urto sembrano essere eccitate tutte le frequenze, ma gran parte dell'energia sembra essere a frequenze medie delle onde di whistler. Questa energia sembra aumentare quando va da (20÷30)° (onde d'urto di tipo quasi parallelo) a (70÷80)° (onda d'urto di tipo quasi perpendicolare). Al contrario le oscillazioni di bassa frequenza e di grande ampiezza, osservate, in genere, a valle dell'onda d'urto, sembrano essere amplificate in strutture quasi parallele, e diminuiscono il loro contenuto energetico in strutture quasi perpendicolari. Un altro tipo di onde di bassa frequenza e di grande ampiezza che possono essere sia a monte che a valle, ma adiacenti alla rampa principale dell'onda d'urto, compare quando la lunghezza di dissipazione diventa più grande della lunghezza di dispersione. In questi casi possiamo forse parlare di ?solitoni? smorzati.

---

Резюме Предлагается короткий обзор большого числа наблюдений низкочастотных волн вблизи Земной ударной волны сжатия. Протоны, направленные против потока (взаимодействующие с солнечным ветром) порождают магнитнозвуковые волны, циркулярно поляризованные. Зти волны переносятся солнечным ветром вдоль ударной волны. Злектроны, направенные против потока, генерируют низкочастотные волны радиосвиста, которые также переносятся по потоку. Наблюдаются ?пакеты? низкочастотных волн с хорошо выраженной временной формой, которые связаны с магнитозвуковыми волнами, но образованы, возможно, электронами, направленными против потока. Указанные явления существуют не при любых значениях β, иM _MS. Для ламинарных ударных волн стоячие волны радиосвиста хорошо согласуются стеорней. В слое ударной волны возбуждаются все частоты, но основная знергия приходится на среднюю частоту радиосвиста; зта знергия увеличивается, когда изменяется от (20÷30)° (квазипараллельные конфигурации) до (70÷80)° (квази-перпендикулярные конфигурации). Низкочастотные флуктуации с большими амплитудами увеличиваются в квазипараллельных структурах, и уменьшаются в квази-перпендикулярных структурах. Когда длина диссипации становится больше длины дисперсии, появляются низкоаастотные осцилляции с очень большой амплитудой для ударных волн, направленных по и против потока.

     

Results from the KGF proton decay experiment

Summary The data from the KGF experiment at the depth of 2.3 km underground are used to search for GUT signals in the form of nucleon decay oscillation and monopoles. Four events are considered as candidates for nucleon decay, whereas one plausible event is recorded to correspond to oscillation. Using different methods the monopole flux is shown to be <10⁻¹⁴ cm⁻² s⁻¹ sr⁻¹ for velocity range 10⁻³ c÷c. The angular distribution of cosmic-ray muons is used to derive an upper limit of 10⁻³ for the flux of prompt muons of energy up to a few hundred TeV in comparison to pions of same energy at production.

---

Riassunto Si usano i dati dell'esperimento KGF alla profondità di 2.3 km sottoterra per ricercare segnali di GUT sotto forma di decadimento di nucleoni, oscillazioni e monopoli. Quattro eventi possono esser considerati come candidati per il decadimento di nucleoni, mentre si è registrato un evento che plausibilmente corrisponde all'oscillazione . Si mostra, con metodi diversi che il flusso di monopoli è <10⁻¹⁴ cm⁻¹ s⁻² sr⁻¹ nel-l'intervallo di velocità 10⁻³ c÷c. Si fa uso della distribuzione angolare dei muoni dei raggi cosmici per dedurre un limite superiore di 10⁻³ al flusso di muoni pronti di energia sino a qualche centinaio di TeV in rapporto ai pioni con la stessa energia di produzione.

---

Резюме Данные, полученные в эксперименте Колар Голд Филдна глубине 2.3 км, анализируются с целью поиска эффектов, предсказываемых теориями Веяикого Обьединения: распада нуклона, осцилляций , магнитных монополей. 4 события могут рассматриваться как кандидаты на нуклонный распад, 1 событие-как кандидат на переход . С применением различных методов анализа показано, что поток монополей <10⁻¹⁴ см⁻² с⁻¹ стер⁻¹ для диапазона скоростей 10⁻³ с. Из углового распределения мюонов космических лучей получен верхний предел для потока мюонов непосредственной генерации с энергиями до нескольких сотен ТэВ. Этот поток не превышает 10⁻³ потока пионов с теми же начальными энергиями.

     

Three-state quantum systems: A procedure for the solution

Summary An iterative method to obtain a solution of the differential equation , with Ĥ a 3×3 Hermitian matrix anda the unknown vector, is proposed. The procedure is particularly suitable for computer implementation and, as an example, has been applied to find the excitation probability of a three-level atom after the synchronous passage of two laser pulses each almost resonant with a pair of atomic levels.

---

Riassunto Si presenta un metodo iterativo per ottenere una soluzione esatta dell'equazione differenziale , con Ĥ una matrice 3×3 hermitiana eda il vettore incognito. La procedura è particolarmente adatta ad un trattamento numerico e, come esempio, è stata applicata per trovare la probabilità d'eccitazione di un atomo a tre livelli dopo il passaggio simultaneo di due impulsi laser di cui ognuno quasi risonante con una coppia di livelli atomici.

---

Резюме Предлагается итерационный метод получения решения дифференциального уравнения , где Ĥ есть эрмитова матрица 3×3a-неизвестный вектор. Предложенная процедура решеня является удобной для компьтерных вычислений. Рассматривается пример: определение вероятности возбуждения атома с тремя уровнями после синхронного прохождения двух лазерных импульсов, каждый из которых имеет почти резонансную частоту с парой атомных уровней.

     

Muons from high-energy cosmic photino

Summary The muon production at photino-nucleon interaction for high-energy photino (E⊂)10⁴GeV) is studied. The production of muons is the result of the creation and the subsequent decay of charmed hadrons. The quark subprocess considered is . In the calculation the chains of reactions and c→D→μ are taken into account. The main contribution to a muon flux is given by the production of -quark. Muon fluxes from high-energy cosmic photino absorbed in water (ground) and atmosphere are calculated. For muon energy above −2.10³GeV the ration of equilibrium underground muon flux to photino flux decreases with a rise of energyE because of nuclear interactions of D-mesons at decay length, and at energy −2·10⁵GeV the vertical muon flux created in the atmosphere becomes comparable with underground equilibrium flux. The production of muons by photino is less effective than by neutrino: the ratio is higher than for all energies. On the other hand, the cross-section at superhigh energies is by a factor of −10² larger than the cross-section. This fact gives some signature of photino flux from source in case of combined observations by sea-level EAS arrays and underground detectors: large EAS flux and relatively small flux of underground high-energy muons.

---

Riassunto Si studia la produzione di muoni nell'interazione fra il fotino e il nucleone per il fotino ad alta energia (E>-10⁴GeV). La produzione dei muoni è il risultato della creazione e del conseguente decadimento di adroni con charm. Il subprocesso dei quark considerato è . Nel calcolo sono considerate le catene di reazioni e c→D→μ. Il contributo principale al flusso dei muoni è dato dalla produzione del quark . Si calcolano i flussi dei muoni dal fotino cosmico ad alta energia assorbito nell'acqua (terra) e nell'atmosfera. Per un'energia dei muoni sopra ≈2·10³GeV il rapporto tra il flusso dei muoni sotterranei in equilibrio e il flusso dei fotini diminuisce al crescere dell'energiaE a causa delle interazioni dei mesoni D a lunghezza di decadimento, e ad un'energia ∼2·10⁵GeV il flusso dei muoni verticale creato nell'atmosfera diventa paragonabile al flusso in equilibrio sotterraneo. La produzione di muoni da parte del fotino è meno efficace di quella causata dal neutrino: il rapporto è maggiore di per tutte le energie. D'altra parte, la sezione d'urto ad energie super alte è maggiore della sezione d'urto di un fattore di ∼10². Essa dà un qualche segno del flusso dei fotini dalla sorgente in caso di osservazioni combinate da schiere EAS a livello del mare e rilevatori sotterranei: un alto flusso EAS e uno relativamente ridotto di muoni sotterranei ad alta energia.

---

Реэуме Исспедется роздение муонов ири взаямцеиствиях фотино с нуклонами ири энергиях фотино (E>=10⁴ ГэВ). Роздение муонов ирецтавляет реэултат обраэования и поцледыюшего раццада ачарованных адронов. Рааццматqrиваетця кварковыи цубпроцецц . При вычициениях учитываутця кварковыи реакций и c→D→μ. Оцновной вклац в мюнный поток опредчтця рождением -кварка. Вычицяютця потокоцмичецнмх фотино, поглощенные в воде (эемле) и в атмосфере. Для мюонов с энергиями выще ∼ 2·10³ ГэВ отнощение равновесного потока мюонов поц эемлей к пооку фотино уменящается с ростом энерпии Э иэ-эа ядерных бэаимодействий Д-меэонов на длине распада, и при энергии ∼2·10⁵ ГэВ вертикальный поток мюнов, образованных в атмосфере, становится сравнимым с равновесным потоком под землей. Рождение мюонов фотино оказывается менее эффективным, чем рождение мюонов нейтрино: отношение выше, чем для всех энергиях. С другой стороны, поперечное сечение при супервысоких энергиях оказывается примерно в 10² раз больше, чем сечение. В работе приводятся некоторые сигнатуры для потока фотино от источника в случае комбинированных наблюдений с помощью антенн широких атмосферных ливней на уровне моря и с помщью подземных детекторов: большой поток широких атмосферных ливней и относительно малый поток подземных мюонов высоких энергий.

     

Sensitivity analysis of a Monte Carlo atmospheric diffusion model

Summary A Monte Carlo model simulating atmospheric transport and diffusion in the PBL is presented. In a previous study, it was shown that it works well in homogeneous turbulence and fits well the Willis and Deardorff water tank simulations in convective nonhomogeneous conditions. In the present paper a sensitivity analysis aimed at estimating the importance and effectiveness of the model parameters is performed and discussed. Our model makes use of Hanna's scheme for the vertical structure of the turbulent parameters, and of an empirical parametrization of updrafts and downdrafts in convective unstable conditions. Emitting the particles either from a point source or uniformly distributed along the vertical we found that the model avoids the particle accumulation at the top and bottom of the PBL and recovers the Eulerian turbulent statistics. This demonstrates that our numerical scheme is consistent with the physical constraints,i.e. mass and energy are preserved and an initial uniform distribution remains so. Finally it is shown that considering the contribution of the cross-correlation term does not improve significantly the model performances.

---

Riassunto Si presenta un modello Monte Carlo atto a simulare il trasporto e la diffusione nello strato limite atmosferico che era stato validato in uno studio precedente ove si era trovato che esso lavora bene in condizioni di turbolenza omogenea e riproduce bene i risultati delle misure in vasca idraulica di Willis e Deardorff relativi a condizioni di turbolenza non omogenea. Nel presente lavoro è stata effettuata un'analisi di sensitività del modello volta alla valutazione dell'importanza ed efficacia dei parametri del modello stesso. Esso utilizza lo schema di Hanna per la descrizione dell'andamento verticale dei parametri turbolenti in atmosfera ed una parametrizzazione empirica delle celle convettive in condizioni instabili. Emettendo le particelle sia da una sorgente puntiforme, sia distribuite uniformemente lungo la verticale si è trovato che il modello evita l'accumulo di particelle ai limiti superiore ed inferiore del PBL e conserva la statistica euleriana delle grandezze turbolente. Ciò dimostra che il nostro schema numerico è fisicamente consistente dato che soddisfa i seguenti vincoli fisici: la massa e l'energia sono conservate ed una distribuzione iniziale uniforme rimane tale. Infine, si è mostrato che il considerare il contributo del termine di cross-correlazione non migliora in modo significativo le prestazioni del modello.

---

Резюме Предлагается модель Моите Карло для моделирования процессов диффузии и переноса в атмосфере. Ранее было показано, что эта модель хорошо работает в условиях однородной турбулентности и хорошо воспроизводит результаты Виллиса и Дирдорфа измерений в водоеме при условиях неоднородной турбулентности. В данной статье проводится и обсуждается анализ чувствительности с целью определения важности и эффективности параметров модели. В предложенной модели используется схема Хана для вертикальной структуры параметров турбулентности атмосферы и эшпирическая параметризация для конвективных ячеек в нестационарных условиях. Испуская частиы либо из точечного источника, либо из однородно распределенных источников вдоль вертикали, мы находим, что модель не дает накапливания частиц на верхней и нижней границах PBL и сохраняет Эйлерову статистику турбулентности. Мы показываем, что наша численная схема согласуется с физическими ограничениями: масса и энергия сохраняются и начальное однородное распределение остается тем же. В заключение покаывается, что рассмотрение вклада перекрестного члена значительно не улучшает характеристики модели.

     

Radiation-matter interaction in the space translation method

Summary The space translation (ST) method frequently used to treat the radiation-matter interaction in the high-intensity domain is reconsidered. Limitations of the usual ST working program are pointed out together with the related difficulties in the evaluation of transition amplitudes. The theory of potential scattering in the presence of a strong radiation field within the ST method is considered as well, and a recent approximate treatment discussed.

---

Riassunto Il metodo della ?space translation? (ST) usato frequentemente nell'interazione radiazione-materia in regimi di alta intensità è riconsiderato. Alcune limitazioni del programma di lavoro della ST nel calcolo delle ampiezze di transizione sono messe in evidenza. Viene anche considerata la teoria della diffusione da potenziale nell'ambito del metodo della ST e viene discusso un recente trattamento approssimato.

---

Резюме Заново рассмтривается метод трансляции пространства, часто используемый для изучения взаимодействия излучения с веществом в области высоких интенсивностей. Отмечаются ограничения обычного метода трансляции пространства, а также трудности, возникающие при вычислении амплитуд переходов. Исследуется теория потенциального рассеяния в присутствии сильного поля излучения в рамках метода трансляции иространства, а также обсуждаются недавние приближенные рассмотрения.