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論文

ALTEMIS: Using integrated hydrology and reactive transport modeling to support resilience at the Savannah River Site

Xu, Z.*; Litzinger, A.*; 佐久間 一幸; Arora, B.*; Hazenberg, P.*; Wang, L.*; Gonzalez Raymat, H.*; Fabricatore, E.*; Wainwright, Haruko*; Eddy-Dilek, C.*

Proceedings of Waste Management Symposia 2024 (WM2024) (Internet), 14 Pages, 2024/03

We leverage the Advanced Terrestrial Simulator (ATS), a comprehensive model encompassing overland flow, groundwater processes, canopy and ground evapotranspiration effects. ATS is integrated with reactive transport models, including PFLOTRAN and CrunchFlow, to capture the intricate dynamics of key nuclear-related geochemical species. The Advanced Long-term Environmental Monitoring Systems (ALTEMIS) project extends its efforts across multiple scales: 1) Watershed Scale ATS Model: At the Savannah River Site, we employ a watershed-scale ATS model to quantify the water budget and estimate evapotranspiration fluxes.; 2) Integrated Hydrology Model for Floodplains: Our integrated hydrology model zooms in on the floodplain of Fourmiles Creek, enabling quantification of upwelling groundwater fluxes into wetlands and surface ponds. It also used to assess contaminant migration into Fourmiles Creek; 3) Fully Integrated Reactive Transport Model: Focused on the F-Area seepage basin, one of the largest nuclear waste processing facilities, we develop both 2D transect and 3D basin models. These models estimate the behavior of radioactive elements such as uranium and tritium, as well as non-reactive geochemical species.; 4) Sr-90 Sorption Model: Informed by extensive Sr-90 sorption experiments on minerals and core samples, we parameterize both electrostatic and non-electrostatic sorption models for Sr-90. These models are integrated into multiple reactive transport frameworks, significantly enhancing our ability to accurately predict Sr-90 migration under varying pH conditions.

論文

A Predicted CRISPR-mediated symbiosis between uncultivated archaea

Esser, S. P.*; Rahlff, J.*; Zhao, W.*; Predl, M.*; Plewka, J.*; Sures, K.*; Wimmer, F.*; Lee, J.*; Adam, P. S.*; McGonigle, J.*; et al.

Nature Microbiology (Internet), 8(9), p.1619 - 1633, 2023/09

 被引用回数:5 パーセンタイル:75.28(Microbiology)

CRISPR-Cas systems defend prokaryotic cells from viruses, plasmids, and other mobile genetic elements. Capitalizing on multi-omics approaches, we show here that the CRISPR-Cas systems of uncultivated archaea also play an integral role in mitigating potentially detrimental interactions with episymbionts. A comprehensive analysis of CRISPR-Cas-based infection histories revealed that uncultivated deep-subsurface archaeal primary-producers defend themselves from archaeal episymbionts of the DPANN superphylum of archaea, some of which are known to fuse their membranes with their host. We show that host cells counter these attacks by deploying one of two CRISPR-Cas systems (type I-B and type III-A) to target and disrupt essential genes in the episymbiont. However, genome-scale modeling of metabolic interactions between two deep subsurface host-symbiont systems revealed that host cells also benefit from the symbionts via metabolic complementation. We speculate that populations of these uncultivated archaeal episymbionts are currently transitioning from a parasitic lifestyle to one of mutualism, as must have occurred in countless mutualistic systems known today. By expanding our analysis to thousands of archaeal genomes, we conclude that CRISPR-Cas mediated resistance to archaeal episymbiosis evolved independently in various archaeal lineages and may be a wide-spread evolutionary phenomenon.

論文

Neutron capture cross sections of light neutron-rich nuclei relevant for $$r$$-process nucleosynthesis

Bhattacharyya, A.*; Datta, U.*; Rahaman, A.*; Chakraborty, S.*; Aumann, T.*; Beceiro-Novo, S.*; Boretzky, K.*; Caesar, C.*; Carlson, B. V.*; Catford, W. N.*; et al.

Physical Review C, 104(4), p.045801_1 - 045801_14, 2021/10

AA2021-0553.pdf:7.41MB

 被引用回数:7 パーセンタイル:64.51(Physics, Nuclear)

中性子過剰核に対する中性子捕獲断面積は、$$r$$過程元素合成を理解する上で直接必要なデータであるものの、中性子標的が存在しないことと中性子過剰核の半減期が短いため、その実験を行うことは困難である。その代替手段として、$$(n,gamma)$$反応の逆過程である$$(gamma,n)$$反応のデータから導出する方法が行われている。本論文では、中性子数20領域の中性子過剰核に対し、クーロン分解反応を用いて$$(gamma,n)$$反応の断面積を測定し、そこから$$(n,gamma)$$反応の断面積を得た。その結果、$$^{28,29}$$Naと$$^{34}$$Alに対する中性子捕獲断面積については、統計模型で予測された値よりも小さく、$$^{32}$$Mgに対しては大きな値となることがわかった。

論文

Ground-state configuration of neutron-rich $$^{35}$$Al via Coulomb breakup

Chakraborty, S.*; Datta, U.*; Aumann, T.*; Beceiro-Novo, S.*; Boretzky, K.*; Caesar, C.*; Carlson, B. V.*; Catford, W. N.*; Chartier, M.*; Cortina-Gil, D.*; et al.

Physical Review C, 96(3), p.034301_1 - 034301_9, 2017/09

 被引用回数:4 パーセンタイル:33.04(Physics, Nuclear)

GSIのLAND-FRSセットアップを用いて、$$^{35}$$Alの基底状態配位をクーロン分解反応によって調べた。そこで得られた包括的断面積は78(13)mbとなった。単一粒子模型によるクーロン分解反応断面積を大規模殻模型計算による$$^{34}$$Al+1中性子系の分光学的因子と組み合わせることによって得られた理論計算の断面積を実験値と比較した。その結果、殻模型計算では$$f$$軌道の寄与をいくらか過大評価し、$$p$$軌道の寄与を過小評価していることがわかった。これは、$$^{35}$$Alの基底状態において中性子数28の殻ギャップが著しく縮まっており、それによって、$$pf$$殻を占める最後の2個の中性子軌道が$$p$$軌道をより多く占有しているためであると考えられる。

論文

High-spin spectrum of $$^{24}$$Mg studied through multiple angular correlations

Diffenderfer, E. S.*; Baby, L. T.*; Santiago-Gonzalez, D.*; Ahsan, N.*; Rojas, A.*; Volya, A.*; Wiedenh$"o$ver, I.*; Wuosmaa, A. H.*; Carpenter, M. P.*; Janssens, R. V. F.*; et al.

Physical Review C, 85(3), p.034311_1 - 034311_17, 2012/03

 被引用回数:7 パーセンタイル:40.49(Physics, Nuclear)

アルゴンヌ国立研究所のATLASにて$$^{12}$$C($$^{16}$$O, $$alpha$$)$$^{24}$$Mg反応実験を行い、生成された$$^{24}$$Mgの高スピン状態を観測した。$$alpha$$粒子と$$gamma$$線の角相関を測定することによって、励起状態のスピンを決定した。その結果、$$12^+$$までの数多くの状態を観測した。実験結果を、原子力機構で行った殻模型計算と比較した。その結果、$$pf$$殻を入れたことにより、負パリティ状態も含めて実験のスペクトルをよく説明することに成功した。また、理論計算との比較から、一部の正パリティ状態は、$$sd$$殻から$$pf$$殻へ中性子が2個励起したいわゆる侵入者状態であることを提案した。

論文

Elemental sensitivity in soft X-ray imaging with a laser-plasma source and a color center detector

Calegari, F.*; Valentini, G.*; Vozzi, C.*; Benedetti, E.*; Cabanillas-Gonzalez, J.*; Faenov, A. Y.; Gasilov, S.*; Pikuz, T.*; Poletto, L.*; Sansone, G.*; et al.

Optics Letters, 32(17), p.2593 - 2595, 2007/09

 被引用回数:26 パーセンタイル:73.32(Optics)

Elemental sensitivity in soft X-ray imaging of thin foils with known thickness is observed using an ultrafast laser-plasma source and a LiF crystal as detector. Measurements are well reproduced by a simple theoretical model. This technique can be exploited for high spatial resolution, wide field of view imaging in the soft X-ray region, and it is suitable for the characterization of thin objects with thicknesses ranging from hundreds down to tens of nanometers.

口頭

一次元強相関電子系のスピン・電荷分離の時間依存密度行列繰り込み群法による解析

大西 弘明; Gonzalez, I.*; Melko, R.*; Dagotto, E.*

no journal, , 

一次元ハバード模型ハーフフィリングの基底状態にホールを一個加え、スピノン・ホロンの波束を生成させた状態について、その実時間ダイナミクスを時間依存密度行列繰り込み群法を用いて調べた。スピン・電荷分離の性質について、波束の実時間発展という視覚的な観点から議論する。また、強相関モット絶縁体を相互作用のない一次元鎖に接合したヘテロ構造で、その界面でスピノン・ホロンがどのようなダイナミクスを示すか議論する。

口頭

Real-time dynamics of spinons and holons in one-dimensional correlated electron systems

大西 弘明; Gonzalez, I.*; Melko, R.*; Dagotto, E.*

no journal, , 

To clarify the property of spin-charge separation in correlated electron systems, we study the real time evolution of wavepackets carrying spinons and holons in a one-dimensional Hubbard model, using the time-dependent density-matrix renormalization group method. In the bulk, while spinons and holons move with the same velocity in the non-interacting chain, it is observed that in the interacting Mott insulator they move in opposite directions each with its own individual velocity. Thus, spin-charge separation is clearly observed. On the other hand, when the Mott insulator is connected to a non-interacting chain, the wavepackets created in the Mott insulator moving toward the non-interacting region exhibit interesting reflection and transmission properties at the interface between the two regions, that will also be discussed in this presentation.

口頭

一次元強相関電子系におけるスピノン・ホロンの実時間ダイナミクス

大西 弘明; Gonzalez, I.*; Melko, R.*; Dagotto, E.*

no journal, , 

一次元強相関電子系におけるスピン電荷分離の性質を明らかにするために、一次元ハバード模型ハーフフィリングの基底状態にスピノン・ホロンの波束を生成させた励起状態について、その実時間ダイナミクスを、時間依存密度行列繰り込み群法を用いて解析した。とりわけ、強相関のモット絶縁体を相互作用のない一次元鎖に接合した系を考え、その界面でスピノン・ホロンがどのようなダイナミクスを示すかを議論する。

口頭

一次元強相関電子系のスピン・電荷分離の実時間ダイナミクス

大西 弘明; Gonzalez, I.*; Melko, R.*; Dagotto, E.*

no journal, , 

一次元強相関電子系の低励起ダイナミクスは、電荷密度とスピン密度の二つの独立な集団励起モードによって記述される。この「スピン・電荷分離」の性質を、スピノン・ホロンの波束の実時間発展から理解する試みとして、一次元ハバード模型ハーフフィリングの基底状態に生成した波束の実時間ダイナミクスを、時間依存密度行列繰り込み群法によって解析した結果を紹介する。電子相関がない場合は、スピノンとホロンが同じ速度で運動するのに対して、強相関のモット絶縁体では、スピン・電荷分離を反映して、スピノンとホロンが異なる速度で逆方向に運動する様相が捉えられ、直感的イメージにも符合した特徴的なダイナミクスが観測される。

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