Pseudo-Goldstone magnons in the frustrated S=3/2 Heisenberg helimagnet ZnCr2Se4 with a pyrochlore magnetic sublattice

Low-energy spin excitations in any long-range ordered magnetic system in the absence of magnetocrystalline anisotropy are gapless Goldstone modes emanating from the ordering wave vectors. In helimagnets, these modes hybridize into the so-called helimagnon excitations. Here we employ neutron spectroscopy supported by theoretical calculations to investigate the magnetic excitation spectrum of the isotropic Heisenberg helimagnet ZnCr2Se4 with a cubic spinel structure, in which spin-3/2 magnetic Cr3+ ions are arranged in a geometrically frustrated pyrochlore sublattice. Apart from the conventional Goldstone mode emanating from the (0 0 q) ordering vector, low-energy magnetic excitations in the single-domain proper-screw spiral phase show soft helimagnon modes with a small energy gap of ~0.17 meV, emerging from two orthogonal wave vectors (q 0 0) and (0 q 0) where no magnetic Bragg peaks are present. We term them pseudo-Goldstone magnons, as they appear gapless within linear spin-wave theory and only acquire a finite gap due to higher-order quantum-fluctuation corrections. Our results are likely universal for a broad class of symmetric helimagnets, opening up a new way of studying weak magnon-magnon interactions with accessible spectroscopic methods.Comment: V3: Final version to be published in Phys. Rev.

Effect of probiotic composition on oxidative/antioxidant balance in blood of rats under experimental osteoarthritis

Osteoarthritis (OA) is a widespread pathology of the musculoskeletal system. OA may associate with a wide range of disorders, that lead to the development of various strategies on how to prevent and treat the disease. Recent studies discussed interactions between the microbiome and a wide range of pathologies, including OA. In this study, we investigated the effect of probiotic cultures on oxidative/antioxidant balance in blood of rats during OA. Experimental OA was induced by a single injection of sodium monoiodoacetate into the knee joint. A probiotic composition (Multiprobiotic Simbiter®) was administered by peroral catheter once per day for 14 days. We investigated the next parameters: expression of Nos2 gene in the blood, superoxide dismutase activity, catalase activity, glutathione peroxidase activity, glutathione transferase activity, glutathione reductase activity, contents of superoxide, hydrogen peroxide, TBA-reactive compounds, oxidized and reduced glutathione in the serum of the blood. Monoiodoacetate-induced OA caused significant changes on oxidative/antioxidant balance in the blood of rats: increasing of the contents of superoxide anion radical, hydrogen peroxide, thiobarbituric acid-reactive compounds, oxidized glutathione, upregulating of Nos2 expression, increasing of catalase activity; conversely, superoxide dismutase activity, glutathione peroxidize activity, glutathione transferase activity, glutathione reductase activity, the content of reduced glutathione were significantly decreased, compared to control group. Administration of probiotics to animals with OA led to positive changes in the studied parameters approaching the values of control group (some of them were statistically significant)

Predictive accuracy of cardiac risk indices for cardiovascular complications in patients undergoing noncardiac surgery

Objective: To compare predictive accuracy of the American Society of Anesthesiologists (ASA) score and various cardiac risk indices for perioperative cardiovascular (CV) complications in patients undergoing noncardiac surgery.Materials and methods: We examined 243 patients (148 men and 95 women) aged 45 to 84 (66 [60-71] years) prior to their elective oncological and vascular surgery. We assessed patients using the ASA physical status classification system, Revised Cardiac Risk Index (RCRI), Gupta Myocardial Infarct or Cardiac Arrest (MICA) calculator, and Khoronenko cardiac risk index and analyzed perioperative CV complications.Results: We detected complications in 30 (12.3%) patients, with 3 (1.24%) of them having 2 concomitant CV complications. One death (0.41%) was registered. The MICA risk calculator had the highest predictive value (AUC ROC = 0.753). Risk scores over 0.95% discriminated patients with perioperative CV complications with sensitivity and specificity of 73.3% and 67.45%, respectively.Conclusions: We recommend using the MICA risk calculator to predict perioperative CV complications following elective oncological and vascular surgery

Magnonic Weyl states in Cu2OSeO3

The multiferroic ferrimagnet Cu$_2$OSeO$_3$ with a chiral crystal structure attracted a lot of recent attention due to the emergence of magnetic skyrmion order in this material. Here, the topological properties of its magnon excitations are systematically investigated by linear spin-wave theory and inelastic neutron scattering. When considering Heisenberg exchange interactions only, two degenerate Weyl magnon nodes with topological charges $\pm$2 are observed at high-symmetry points. Each Weyl point splits into two as the symmetry of the system is further reduced by including into consideration the nearest-neighbor Dzyaloshinsky-Moriya interaction, crucial for obtaining an accurate fit to the experimental spin-wave spectrum. The predicted topological properties are verified by surface state and Chern number analysis. Additionally, we predict that a measurable thermal Hall conductivity can be associated with the emergence of the Weyl points, the position of which can be tuned by changing the crystal symmetry of the material

Magnetic-field dependence of low-energy magnons, anisotropic heat conduction, and spontaneous relaxation of magnetic domains in the cubic helimagnet ZnCr2Se4

Anisotropic low-temperature properties of the cubic spinel helimagnet ZnCr2Se4 in the single-domain spin-spiral state are investigated by a combination of neutron scattering, thermal conductivity, ultrasound velocity, and dilatometry measurements. In an applied magnetic field, neutron spectroscopy shows a complex and nonmonotonic evolution of the spin-wave spectrum across the quantum-critical point that separates the spin-spiral phase from the field-polarized ferromagnetic phase at high fields. A tiny spin gap of the pseudo-Goldstone magnon mode, observed at wave vectors that are structurally equivalent but orthogonal to the propagation vector of the spin helix, vanishes at this quantum critical point, restoring the cubic symmetry in the magnetic subsystem. The anisotropy imposed by the spin helix has only a minor influence on the lattice structure and sound velocity but has a much stronger effect on the heat conductivities measured parallel and perpendicular to the magnetic propagation vector. The thermal transport is anisotropic at T < 2 K, highly sensitive to an external magnetic field, and likely results directly from magnonic heat conduction. We also report long-time thermal relaxation phenomena, revealed by capacitive dilatometry, which are due to magnetic domain motion related to the destruction of the single-domain magnetic state, initially stabilized in the sample by the application and removal of magnetic field. Our results can be generalized to a broad class of helimagnetic materials in which a discrete lattice symmetry is spontaneously broken by the magnetic order.Comment: 13 pages, 8 figures + Supplemental Materia

Теорія та практика менеджменту безпеки

У збірнику подано тези доповідей та виступів учасників Міжнародної науково-практичної конференції, присвяченої питанням теорії менеджменту безпеки, безпеки особистості, прикладним аспектам забезпечення соціальної, екологічної, економічної безпеки підприємств, питанням механізму забезпечення соціоекологоекономічної безпеки регіону, проблемам забезпечення національної безпеки

Зниження навантаження на навколишнє середовище під час будівництва ГАЕС

Problem statement. Energy in Ukraine is produced by a large number of generating power plants of various types. But, despite the significant environmental benefits, the use of unconventional energy sources does not solve the main problem - providing electricity to consumers with the required amount and at the right time. The unevenness of electricity consumption in the course of the day requires the availability of reserve and regulatory capacities that would meet the peak needs of industry and society. Generation of energy in the "on-demand" mode can only be performed by hydro (HES), pump storage plants (PSP), which at the same time have a significant impact on the environment. The purpose of the article is to determine the possibility of designing and construction of a PSP with a reduction of the load on the environment. The presentation material. Solving the problem of uneven electricity consumption requires the use of regulatory capacity of PSP, which are the most mobile ones.  The cost of construction of the PSP is largely determined by their location, approaching electricity consumers and the need to compensate for environmental risks. Reducing the load on the environment can be achieved with a comprehensive consideration of the environmental needs of various sectors of the economy. As the example of Rybalskyi quarry, located in the city of Dnipro,it is the expediency of placing on its territory the PSP. The calculation of the potential capacity of the PSP will be determined by optimization calculations, for which the boundary conditions are formulated. Conclusions.The analysis of the possibilities of reducing the impact on the environment during the construction of the PSP has shown that there is a possibility of the construction of the PSP without any environmental risks. A place has been determined for the possible construction of such a PSP and an optimization task has been formulated to determine its power. The estimated payback period of the design project is five years.Постановка проблемы. Энергия в Украине производится большим количеством генерирующих электростанций различных типов. Но, несмотря на значительные экологические преимущества, использование нетрадиционных источников энергии само по себе не решает главной проблемы ‑ обеспечения электричеством пользователей в необходимом объеме и в нужное время. Неравномерность потребления электроэнергии в пределах суток требует наличия резервных и регулирующих мощностей, которые позволяли удовлетворять пиковые потребности промышленности и общества. Генерацию энергии в режиме «по запросу» могут осуществлять только гидро-и гидроаккумулирующие электростанции, которые в то же время оказывают значительное влияние на окружающую среду. Цель статьи заключается в определении возможности проектирования и строительства ГАЭС со снижением нагрузки на окружающую среду. Изложение материала. Решение проблемы неравномерности потребления электрической энергии требует применения регулирующих мощностей ГАЭС как наиболее мобильных. Стоимость строительства ГАЭС в значительной степени определяется их местоположением, приближением к потребителям электроэнергии и необходимостью компенсации экологических рисков. Снижение нагрузки на окружающую среду может быть достигнуто при комплексном учете экологических потребностей различных отраслей экономики. На примере Рыбальского карьера, расположенного в г. Днипро, приведены целесообразность размещения на его территории бассейна ГАЭС. Расчет возможной мощности ГАЭС будет определен при оптимизационных расчетах, для которых сформулированы граничные условия. Выводы. Анализ возможностей снижения воздействия на окружающую среду при строительстве ГАЭС показал, что существует возможность строительства ГАЭС, которые не добавляют экологических рисков. Определено место для возможного строительства такой станции и сформулирована задача оптимизации для определения ее мощности. Ориентировочная окупаемость проекта составляет пять лет.Постановка проблеми. Енергію в Україні виробляє велика кількість генерувальних електростанцій різних типів.Але, незважаючи на значні екологічні переваги, використання нетрадиційних джерел енергії саме по собі не вирішує головної проблеми – забезпечення електрикою користувачів у необхідному обсязі та в необхідний час. Нерівномірність споживання електроенергії в межах доби потребує наявності резервних та  регулювальних потужностей, які б давали змогу задовольняти пікові потреби промисловості та суспільства. Генерацію енергії в режимі «на запит» можуть здійснювати лише гідро-(ГЕС), гідроакумулювальні (ГАЕС), які в той же час мають значний вплив на навколишнє середовище. Мета статті полягає у визначенні можливості  проектування та будівництва ГАЕС зі зниженням навантаження на навколишнє середовище. Виклад матеріалу. Вирішення проблеми нерівномірності споживання електричної енергії потребує застосування регулювальних потужностей ГАЕС, як найбільш мобільних. Вартість будівництва ГАЕС великою мірою визначається їх місцем розташування, наближенням до споживачів електроенергії та необхідністю компенсації екологічних ризиків. Зниження навантаження на навколишнє середовище може бути досягнутеу разі комплексного врахування екологічних потреб різних галузей економіки. На прикладі Рибальського кар’єру, розташованого у м.Дніпро,доведено доцільність розміщення на його території басейну ГАЕС. Розрахунок можливої потужності ГАЕС буде виконано під час оптимізаційних розрахунків, для яких сформульовано граничні умови. Висновки. Аналіз можливостей зниження впливу ГАЕС на навколишнє середовище показав, щоіснує можливість будівництва ГАЕС, які б не додавали екологічних ризиків. Визначено місце  для можливого будівництва такої станції та сформульовано задачу оптимізації для визначення її потужності. Орієнтовна окупність проекту складає п’ять років

Temperature Distribution of Particles in a Laser Beam

This article studies the particle temperature distribution depending on the laser radiation power and the particle&rsquo;s trajectory and velocity. The uneven heating of particles moving in the laser radiation field is identified. The regimes of laser heating without melting, with partial melting, and with complete particle melting are considered