The decay and collisions of dark solitons in superfluid Fermi gases

We study soliton collisions and the decay of solitons into sound in superfluid Fermi gases across the Bose-Einstein condensate to Bardeen-Cooper-Schrieffer (BEC-BCS) crossover by performing numerical simulations of the time-dependent Bogoliubov-de Gennes equations. This decay process occurs when the solitons are accelerated to the bulk pair-breaking speed by an external potential. A similar decay process may occur when solitons are accelerated by an inelastic collision with another soliton. We find that soliton collisions become increasingly inelastic as we move from the BEC to BCS regimes, and the excess energy is converted into sound. We interpret this effect as being due to evolution of Andreev bound states localized within the soliton.Comment: 9 pages, 5 figure

Soliton Magnetization Dynamics in Spin-Orbit Coupled Bose-Einstein Condensates

Ring-trapped Bose-Einstein condensates subject to spin-orbit coupling support localized dark soliton excitations that show periodic density dynamics in real space. In addition to the density feature, solitons also carry a localized pseudo-spin magnetization that exhibits a rich and tunable dynamics. Analytic results for Rashba-type spin-orbit coupling and spin-invariant interactions predict a conserved magnitude and precessional motion for the soliton magnetization that allows for the simulation of spin-related geometric phases recently seen in electronic transport measurements.Comment: 3 figures, 5 page

Interacting bosons in an optical lattice: Bose-Einstein condensates and Mott insulator

A dense Bose gas with hard-core interaction is considered in an optical lattice. We study the phase diagram in terms of a special mean-field theory that describes a Bose-Einstein condensate and a Mott insulator with a single particle per lattice site for zero as well as for non-zero temperatures. We calculate the densities, the excitation spectrum and the static structure factor for each of these phases.Comment: 17 pages, 5 figures; 1 figure added, typos remove

Modeling of temperature fields of details during laser hardening using the method of polyargument systems

Представлено дані математичного моделювання теплового стану ріжучого інструменту в умовах лазерного загартування. Розглядаються особливості реалізації методу поліаргументних систем для розв’язання тривимірної задачі теплопереносу з локалізованим рухомим джерелом лазерного нагріву. Наводяться дані числових досліджень щодо встановлення закономірностей впливу радіуса плями нагріву на температурний режим зміцнюваного інструменту. Показано, що варіювання даного параметра може використовуватися як ефективний спосіб впливу на тепловий стан ріжучого інструменту в процесі його загартування променем лазера. Представлено результати моделювання температурних режимів інструмента в широкому практично важливому діапазоні зміни його кута заточки.The data of mathematical modeling of the thermal state of a cutting tool under conditions of laser hardening are presented. The features of the implementation of the method of polyargument systems for solving the three-dimensional heat transfer problem with a localized movable laser heating source are considered. The data of numerical studies to establish patterns of the influence of the radius of the heating spot on the temperature regime of the hardened tool are presented. It is shown that varying this parameter can be used as an effective way of influencing the thermal state of a cutting tool during its hardening by a laser beam. The results of modeling the temperature conditions of the tool in a wide practically important range of changes in its sharpening angle are presented.Представлены данные математического моделирования теплового состояния режущего инструмента в условиях лазерной закалки. Рассматриваются особенности реализации метода полиаргументных систем для решения трехмерной задачи теплопереноса с локализованным подвижным источником лазерного нагрева. Приводятся данные численных исследований по установлению закономерностей влияния радиуса пятна нагрева на температурный режим упрочняемого инструмента. Показано, что варьирование данного параметра может использоваться в качестве эффективного способа воздействия на тепловое состояние режущего инструмента в процессе его закалки лучом лазера. Представлены результаты моделирования температурных режимов инструмента в широком практически важном диапазоне изменения его угла заточки

Problems and ways of optimisation of rendering of the pre-hospital help to patients with a basin trauma

Aim. Optimization of Assistance Scheme on pre-hospital medical care to patients with pelvic trauma. Material and methods. Investigation materials are presented by monitoring the dynamics of injuries, including injuries of the pelvic injuries according to the Ml “EMS" from 2000 to 2008. Results. Monitoring of pelvic injuries was carried out according to the Ml “EMS” from 2000 to 2008. Certain features, typical for this area, as well as dynamic, related to changes in the structure and nature of pelvis injuries were noted. These data are of great interest in the development of therapeutic and diagnostic algorithms for patients with pelvic trauma in the pre-hospital period. According to the monitoring the percentage of pelvis injuries averaged 2.5%. This type of injury was diagnosed during the period of monitoring at an average of 1066 patients (in 2000)-1046 patients (in 2008).The equal frequency of pelvic injuries was registered in men and women. It was observed the increase of the patients severity with this type of trauma at a stable level of performance of this type of injuiy since 2002 (53%) to 2008 (61 %) stable baseline of this type of injury from 2002 (53%) to 2008 (61%). In order to improve trauma patients assessment, the organization of medical business at the pre-hospital stage was analyzed. There were identified the areas of inefficiency. Elimination of shortcomings allowed to reduce the proportion of per cent discrepancy in the diagnoses of emergency doctors in group of hospitalized patients from 8,0% to 4,0%; Tactical errors were diminished by 7,5%; the number of deaths in the ambulance car was reduced by half.Цель. Оптимизация системы оказания догоспитальной помощи пострадавшим с травмой таза. Материалы и методы. Материалы исследования представлены мониторинговым наблюдением за динамикой травматизма, в том числе повреждениями таза по данным МУ «СМП» г. Екатеринбурга за период 2000 - 2008 гг. Методы исследования: клинический, экспертных оценок. Результаты: Проведен мониторинг показателей повреждений таза за период 2000 - 2008 гг. по данным СМП г. Екатеринбурга. Отмечены особенности, характерные для данной территории, а также динамические, связанные с изменением структуры и характера травмы таза. Эти данные имеют несомненный интерес при разработке лечебно-диагностических алгоритмов для пациентов с травмой таза на догоспитальном этапе. Доля повреждений таза, по показателям мониторинга, в среднем составляет 2,5%. Этот вид повреждений диагностирован в течение всего периода мониторирования в среднем у 1066 человек (2000 г.) -1 0 4 6 человек (2008 г.). Травма таза наблюдалась с одинаковой частотой у мужчин и женщин. Отмечен рост тяжести пациентов с этим видом повреждений при стабильных показателях уровня данного вида травмы с 2002 г. (53%) по 2008 г. (61%). С целью повышения эффективности оказания помощи пациентам травматологического профиля, проведен анализ организации лечебного дела на догоспитальном этапе. Выявлены зоны неэффективности. Устранение выявленных недостатков позволило за период 2006 - 2008 гг. достичь: уменьшения удельного веса процента расхождения диагнозов врачей СМП в группе госпитализированных больных: с 8,0% до 4,0%; уменьшения тактических ошибок на 7,5%; уменьшение в 2 раза количества летальных случаев в санитарной машине у линейных бригад

Problems and prospects of higher education system development in modern society: monograph

Монографія "Проблеми та перспективи розвитку системи вищої освіти в сучасному суспільстві" присвячена висвітленню особливостей функціонування сучасної вищої освіти, що виникають під впливом сучасних викликів у VUCA-світі, а також – визначенню перспектив подальшого розвитку вищої освіти. Особливу увагу авторам монографії потрібно приділяти вивченню тих умов реформування вищої освіти, які забезпечать сталий та результативний розвиток майбутніх фахівців. Автори колективної монографії дослідили комплекс нагальних проблем вищої освіти в Україні та за кордоном; визначили шляхи їх вирішення в умовах сучасних викликів на тлі трансформаційних змін у суспільстві. Це, у свою чергу, вплинуло на побудову логічної структури монографії. У першому розділі монографії "Врядування у системі вищої освіти України" висвітлено проблеми ефективного управління в сучасних університетах, а також перехід від управління до врядування у закладах вищої освіти та фактори, що сприяють цьому процесу. Розглянуто український досвід щодо участі студентів у діяльності університетів. У другому розділі "Розвиток потенціалу університетів: від теорії до практики" автори вивчають фактори, які впливають на розвиток ЗВО. Особлива увага приділяється вивченню розвитку наукового-педагогічного персоналу та впровадженню інноваційних технологій у розвиток працівників закладів вищої освіти. У третьому розділі «Забезпечення якості вищої освіти: європейський та український досвід» увагу авторів монографії зосереджено на вивченні сучасних підходів до оцінювання студентів та аналізі стейкхолдерів забезпечення якості системі вищої освіти в Україні та в ЄС

The treatment results of Ml stages of breast cancer in dependence of operative volume and using brachytherapy in complex treatment

Purpose: То evaluate the effectiveness and the cosmetic outcome of organ preservation treatment using brachytherapy for female patients with early stages of breast cancer. Methods: The results of treatment of 473 female patients with 1 and 2 stages of breast cancer were analyzed. Patients were divided in 3 groups: in the first and in 3 the second groups radical resection of breast was performed with radiotherapy in consequence. In the first group additional dose of radiation (boost) on the tumor bed was given using brachytherapy method, in the second group - using method of electron beam. Mastectomy was performed in the third group. Results: At the moment of article print the follow-up is from 3 till 69 months. The general frequency of recurrent tumor was in the first group -4,35%, in the second- 4,5%, in the third - 2,6%. The overall 5-year survival rate was 91,3%, 89,55%, 89,74% for the groups. Cosmetic treatment analysis was made in 205 female patients. Questionnaire results reveal, that boost type have no significant influence on cosmetic effect. Conclusions: The comparative analysis of the results reveals no statistical certainty difference in the overall 5-year survival rate and in the presence of recurrent tumor in all 3 groups. That’s why method with using of brachytherapy bust can be considered as effective in malignancy treatment. There is no difference in the cosmeic results between brachytherapy and electron beam, so the first method can be recommended for use.Цель исследования: Оценка эффективности и косметических результатов органосберегающего лечения пациенток с ранними стадиями рака молочной железы с использованием брахитерапии. Материалы и методы исследования: проанализированы результаты лечения 473 пациенток с 1-2 стадиями рака молочной железы. Пациентки были распределены на 3 группы: в первых 2-х выполнялась радикальная резекция молочной железы с последующей лучевой терапией, в качестве дополнительной дозы облучения (буста) на опухолевое ложе в первой группе проводилась брахитерапия, во второй - облучение электронами, в третьей группе пациенткам выполнялась мастэктомия. Результаты: На момент написания статья период наблюдения составил от 3 до 69 месяцев. Общая частота локальных рецидивов составила в 1-ой группе 4,35%, во второй - 4,5%, в третьей - 2,6%. Общая 5-летняя выживаемость составила 91,3%, 89,55%, 89,74% соответственно. Анализ косметических результатов был проведен у 205 пациенток. Результаты опроса показали, что вид буста не оказал существенного влияния на косметику. Заключение: Сравнительный анализ полученных результатов показывает отсутствие статистически значимых различий в пятилетней общей и безрецидивной выживаемости во всех трех группах, что говорит о выраженной противоопухолевой эффективности предложенной методики с использованием брахитерапевтического буста. Различий в косметических результатах при органосохраняющем лечении с выполнением брахитерапевтического или электронного буста не получено, что позволяет рекомендовать данную методику к использованию

Community Code Verification Exercise for Simulating Sequences of Earthquakes and Aseismic Slip (SEAS)

Numerical simulations of sequences of earthquakes and aseismic slip (SEAS) have made great progress over past decades to address important questions in earthquake physics. However, significant challenges in SEAS modeling remain in resolving multiscale interactions between earthquake nucleation, dynamic rupture, and aseismic slip, and understanding physical factors controlling observables such as seismicity and ground deformation. The increasing complexity of SEAS modeling calls for extensive efforts to verify codes and advance these simulations with rigor, reproducibility, and broadened impact. In 2018, we initiated a community code‐verification exercise for SEAS simulations, supported by the Southern California Earthquake Center. Here, we report the findings from our first two benchmark problems (BP1 and BP2), designed to verify different computational methods in solving a mathematically well‐defined, basic faulting problem. We consider a 2D antiplane problem, with a 1D planar vertical strike‐slip fault obeying rate‐and‐state friction, embedded in a 2D homogeneous, linear elastic half‐space. Sequences of quasi‐dynamic earthquakes with periodic occurrences (BP1) or bimodal sizes (BP2) and their interactions with aseismic slip are simulated. The comparison of results from 11 groups using different numerical methods show excellent agreements in long‐term and coseismic fault behavior. In BP1, we found that truncated domain boundaries influence interseismic stressing, earthquake recurrence, and coseismic rupture, and that model agreement is only achieved with sufficiently large domain sizes. In BP2, we found that complexity of fault behavior depends on how well physical length scales related to spontaneous nucleation and rupture propagation are resolved. Poor numerical resolution can result in artificial complexity, impacting simulation results that are of potential interest for characterizing seismic hazard such as earthquake size distributions, moment release, and recurrence times. These results inform the development of more advanced SEAS models, contributing to our further understanding of earthquake system dynamics

Solitary waves in the Nonlinear Dirac Equation

In the present work, we consider the existence, stability, and dynamics of solitary waves in the nonlinear Dirac equation. We start by introducing the Soler model of self-interacting spinors, and discuss its localized waveforms in one, two, and three spatial dimensions and the equations they satisfy. We present the associated explicit solutions in one dimension and numerically obtain their analogues in higher dimensions. The stability is subsequently discussed from a theoretical perspective and then complemented with numerical computations. Finally, the dynamics of the solutions is explored and compared to its non-relativistic analogue, which is the nonlinear Schr{\"o}dinger equation. A few special topics are also explored, including the discrete variant of the nonlinear Dirac equation and its solitary wave properties, as well as the PT-symmetric variant of the model

ОСОБЛИВОСТІ ЗМІНИ ТЕПЛОФІЗИЧНИХ ВЛАСТИВОСТЕЙ НАДКРИТИЧНОЇ ВОДИ ПІД ЧАС ТЕЧІЇ В КРУГЛИХ ТРУБАХ, ЩО ОБІГРІВАЮТЬСЯ

In the nuclear power industry, one of the promising development paths is related to the transition to supercritical parameters, in particular, to the development of water-cooled fourth-generation reactors. Such transition requires the solution of a number of complex problems, among which one can single out the problem of heat and mass transfer during the upstream flow of supercritical water in heated channels. This work is devoted to the study of the influence of the temperature dependence of the physical properties of supercritical water on their space distribution in the channel. The axisymmetric problem of hydrodynamics and heat transfer in a vertically round tube with an upstream flow of supercritical water was considered. The internal diameter of the tube is 10 mm, the length of the heated part of the tube is 4 m, the mass flux of the water is 1000 kg/(m2·s), the inlet water temperature is 342°C, and the pressure is 24 MPa, input heat flux: q = 392 kW/m2 (option 1) and q = 826 kW/m2 (option 2). The study was conducted on the basis of CFD modeling using Fluent code. The results of the studies showed that the nature of the distribution of the physical properties of supercritical water in the heated channel is largely due to the motion of the front of the pseudo-phase transition in it and depends on the value of the heat flux. For a relatively small input heat flux, in almost the entire considered region the coolant temperature is noted to be lower than the pseudo-phase transition temperature. In this case, as for the sufficiently high input heat flux, the region between the beginning and the end of the pseudo-phase transition zone covers almost the entire length of the tube. The position of the front of the pseudo-phase transition near the tube axis is displaced along its length from the end of the tube to its middle. Accordingly, the positions of the maximum specific heat and thermal conductivity, calculated from the temperature at the axis of the tube, are displaced. The nature of the specific heat distribution along the tube radius is also analysed for the two heat transfer values considered. The position of the specific heat maximum in the cross section of the tube essentially is shown to depend on the level of the heat flux supplied. As a result of the studies, it has been defined that the above described complex character of the space distribution of the physical properties of the coolant in the region of the pseudo-phase transition leads to a significant acceleration of the flow, the variability of the buoyancy forces, the restructuring of the velocity profiles and tangential stresses.Для процесу течії надкритичної води в каналі, що обігрівається, проведено дослідження особливостей просторового розподілу фізичних властивостей води, зумовлених їх істотною температурною залежністю, характерною для надкритичних середовищ у ділянці псевдофазового переходу. На основі комп'ютерного моделювання розв'язано задачу тепломасоперенесення у вертикальній круглій трубі під час висхідного руху в ній води надкритичних параметрів. Показано, що характер розподілу властивостей теплоносія у поздовжньому перетині труби певною мірою визначається рухом в ньому фронту псевдофазового переходу. Проаналізовано вплив величини густини теплового потоку, що підводиться до стінки труби, на положення границь початку і кінця зони псевдофазового переходу і на пов'язані з цим особливості просторової зміни фізичних властивостей теплоносія. Наведено результати СFD моделювання з розподілу уздовж довжини труби, що обігрівається, таких властивостей надкритичної води, як густина, динамічна в'язкість, коефіцієнт теплопровідності і питома теплоємність. Виконано зіставлення особливостей розподілу зазначених властивостей, розрахованих за температурою на стінці труби і на її осі. Досліджено характер зміни питомої теплоємності по радіусу труби і проаналізовано вплив рівня теплового потоку, що підводиться, на положення максимуму теплоємності в різних поперечних перетинах каналу