Current research on micromechanical resonators strives for quantum-limited detection of the motion of macroscopic objects. Prerequisite to this goal is the observation of measurement backaction consistent with quantum metrology limits. However, thermal noise currently dominates measurements and precludes ground-state preparation of the resonator. Here, we establish the collective motion of an ultracold atomic gas confined tightly within a Fabry–Perot optical cavity as a system for investigating the quantum mechanics of macroscopic bodies. The cavity-mode structure selects a particular collective vibrational motion that is measured by the cavity’s optical properties, actuated by the cavity optical field and subject to backaction by the quantum force fluctuations of this field. Experimentally, we quantify such fluctuations by measuring the cavity-light-induced heating of the intracavity atomic ensemble. These measurements represent the first observation of backaction on a macroscopic mechanical resonator at the standard quantum limit. Nanoscale beams are one platform for exploring quantum-mechanical phenomena in ever-larger systems. The collective motion of a macroscopic ensemble of ultracold atoms confined in an optical cavity is established as an alternative approach.

Purpose: The objective of this work was to develop a quality control (QC) tool to reduce intensity modulated radiotherapy (IMRT) planning variability and improve treatment plan quality using mathematical models that predict achievable organ‐at‐risk (OAR) dose‐volume histograms (DVHs) based on individual patient anatomy. Methods: A mathematical framework to predict achievable OAR DVHs was derived based on the correlation of expected dose to the minimum distance from a voxel to the PTV surface. OAR voxels sharing a range of minimum distances were computed as subvolumes. A three‐parameter, skew‐normal probability distribution was used to fit subvolume dose distributions, and DVH prediction models were developed by fitting the evolution of the skew‐normal parameters as a function of distance with polynomials. Cohorts of 20 prostate and 24 head‐and‐neck IMRT plans with identical clinical objectives were used to train organ‐specific average models for rectum, bladder, and parotids. A sum of residuals analysis quantifying the integrated difference between the clinically approved DVH and predicted DVH evaluated similarity between DVHs. The ability of the average models to prospectively predict DVHs was evaluated on an independent validation cohort of 20 prostate plans. Statistical comparison of the sums of residuals between training and validation cohorts quantified the accuracy of the average model. Restricted sums of residuals (RSR) were used to identify potential outliers, where large values of RSR indicate a clinical DVH that exceeds the predicted DVH by a considerable amount. A refined model was obtained for each organ by excluding outliers with large RSR values from the training cohort. The refined model was applied to the original training cohort and restricted sums of residuals were utilized to estimate potential DVH improvements. All cases were replanned and evaluated by the physician that approved the original plan. The ability of the refined models to correctly identify outliers was assessed using the residual sum between the original and replanned DVHs to quantify dosimetric gains realized under replanning. Results: Statistical analysis of average sum of residuals for rectum ( ), bladder ( ), and parotid ( ) training cohorts yielded mean values near zero and small with respect to the standard deviations, indicating that the average models are capturing the essential behavior of the training cohorts. The predictive abilities of the average rectum and bladder models were statistically indistinguishable between the training and validation sets, with and for the validation set. The refined models’ ability to detect outliers and predict achievable OAR DVHs was demonstrated by a strong correlation between predicted gains (RSR) and realized gains after replanning with sample correlation coefficients of r = 0.92 for the rectum, r = 0.88 for the bladder, and r = 0.84 for the parotid glands. Conclusions: The results demonstrate that our mathematical framework and modest training cohorts successfully predict achievable OAR DVHs based on individual patient anatomy. The models correctly identified suboptimal plans that demonstrated further OAR sparing after replanning. This modeling technique requires no manual intervention except for appropriate selection of a training set with identical evaluation criteria. Clinical implementation is in progress to evaluate impact on real‐time IMRT QC.

Stellar Explosions Stars that are born with masses greater than eight times that of the Sun end their lives in luminous explosions known as supernovae. Over the past decade, access to improved sky surveys has revealed rare types of supernovae that are much more luminous than any of those that were known before. Gal-Yam (p. 927 ) reviews these superluminous events and groups them into three classes that share common observational and physical characteristics. Gamma-ray bursts are another type of extreme explosive events related to the death of massive stars, which occur once per day somewhere in the universe and produce short-lived bursts of gamma-ray light. Gehrels and Mészáros (p. 932 ) review what has been learned about these events since the launch of NASA's Swift (2004) and Fermi (2008) satellites. The current interpretation is that gamma-ray bursts are related to the formation of black holes. Type Ia supernovae are used as cosmological distance indicators. They are thought to be the result of the thermonuclear explosion of white dwarf stars in binary systems, but the nature of the stellar companion to the white dwarf is still debated. Dilday et al. (p. 942 ) report high-resolution spectroscopy of the supernova PTF 11kx, which was detected on 26 January 2011 by the Palomar Transient Factory survey. The data suggest a red giant star companion whose material got transferred to the white dwarf.

The Adaptive Radiation Therapy Individualized Approach-Cervix clinical trial uses predefined clinical directive templates (CDTs) combined with RapidPlan dose-volume histogram estimations (DVHe) to guide plan optimization in the Ethos treatment planning system. The dosimetric scorecard is a scoring tool that quantifies improvements in plan quality after physicians have precisely expressed their complete clinical intent. To our knowledge, this is the first study to use the dosimetric scorecard tool to tune an Ethos CDT to improve resulting plan quality.