Second virial coefficients of light nuclear clusters and their chemical freeze-out in nuclear collisions

Here we develop a new strategy to analyze the chemical freeze-out of light (anti)nuclei produced in high energy collisions of heavy atomic nuclei within an advanced version of the hadron resonance gas model. It is based on two different, but complementary approaches to model the hard-core repulsion between the light nuclei and hadrons. The first approach is based on an approximate treatment of the equivalent hard-core radius of a roomy nuclear cluster and pions, while the second approach is rigorously derived here using a self-consistent treatment of classical excluded volumes of light (anti)nuclei and hadrons. By construction, in a hadronic medium dominated by pions, both approaches should give the same results. Employing this strategy to the analysis of hadronic and light (anti)nuclei multiplicities measured by ALICE at $\sqrt{s_{NN}} =2.76$ TeV and by STAR at $\sqrt{s_{NN}} =200$ GeV, we got rid of the existing ambiguity in the description of light (anti)nuclei data and determined the chemical freeze-out parameters of nuclei with high accuracy and confidence. At ALICE energy the nuclei are frozen prior to the hadrons at the temperature $T = 175.1^{+2.3}_{-3.9}$ MeV, while at STAR energy there is a single freeze-out of hadrons and nuclei at the temperature $T = 167.2 \pm 3.9$ MeV. We argue that the found chemical freeze-out volumes of nuclei can be considered as the volumes of quark-gluon bags that produce the nuclei at the moment of hadronization.Comment: 15 pages, 4 figures, 3 table

Моделирование характеристик фототермоэлектрической батареи

Solar radiation is an environmentally friendly and affordable energy source with high release of energy. The use of a photovoltaic thermoelectric battery makes it possible to increase the efficiency of converting solar and thermal radiation into electrical energy, both on serene and cloudy days. An original battery structure with photovoltaic and thermoelectric converters is proposed. The 3D model of the proposed photovoltaic thermoelectric battery was realized in the COMSOL Multiphysics software environment with the use of a heat transfer module. The simulation was performed for the geographical coordinates of Minsk and taking into account the diurnal and seasonal variations of both the ambient temperature and the power density of the concentrated AM1.5 solar spectrum, the maximum value of which being varied from 1 to 500 kW/m2. The dependences of the maximum temperature values of the photovoltaic thermoelectric battery and the thermoelectric converters as well as temperature gradient patterns in the thermoelectric converters have been calculated. The dependences of the maximum temperature gradient values inside the thermoelectric converters on the solar power density are obtained. The graphs of the temperature gradients inside the thermoelectric converters of the photovoltaic thermoelectric battery by concentrated solar radiation versus the time of day in the middle of July and January are provided. It is shown that the output voltage increases up to the maximum values of 635 and 780 mV, respectively, in January and in July were achieved due to the temperature stabilization of the back side of the external electrodes of the proposed deviceСолнечное излучение является экологически чистым и доступным источником энергии с высокой энергоотдачей. Использование фототермоэлектрической батареи позволяет увеличить эффективность преобразования солнечного и теплового излучений в электрическую энергию как в ясные, так и в пасмурные дни. В данной работе предложена оригинальная структура батареи с фото- и термоэлектрическими преобразователями. Трехмерная модель фототермоэлектрической батареи реализована в программном обеспечении COMSOL Multiphysics с использованием модуля «Теплопередача». Моделирование проводилось для географических координат г. Минска с учетом суточного и сезонного изменений температуры окружающей среды и плотности мощности концентрированного солнечного излучения спектра AM1.5, максимальное значение которой варьировалось от 1 до 500 кВт/м2. Рассчитаны зависимости максимальных значений температуры фототермоэлектрической батареи, термоэлектрических преобразователей, а также профили распределения градиента температуры в термоэлектрических преобразователях. Получены зависимости максимальных значений градиента температуры внутри термоэлектрических преобразователей от плотности мощности солнечного излучения. Построены графики зависимостей градиентов температуры внутри термоэлектрического преобразователя фототермоэлектрической батареи при воздействии концентрированного солнечного излучения от времени суток в середине июля и января. Показано, что за счет термостабилизации тыльной стороны внешних электродов предложенного устройства удалось достичь увеличения выходного напряжения до максимальных значений 635 мВ в январе и 780 мВ в июле.

Исследование вертикально ориентированной солнечной батареи при воздействии концентрированного солнечного излучения

Solar power is one of the largest sectors of the global electric and heat power industry. In search of new energy sources, scientists and engineers around the world are increasingly turning their attention to solar batteries, which can be a suitable replacement for non-renewable energy sources. Vertically oriented solar batteries will generate electricity throughout the daylight hours, which eliminates use of additional equipment. The paper proposes a 3D model of a solar battery with a vertical orientation of its modules, as well as the calculation and evaluation of temperature characteristics and the range of efficiency variations obtained under conditions of both the diurnal and seasonal changes in ambient temperature, and the power density changes of concentrated solar radiation, the maximum values of which were chosen equal to 1; 5 and 10 kW/m2. The dependences of the maximum values of the solar battery temperature and the temperature gradient inside it, as well as the dependences of the minimum, average and maximum values of the radiative heat flux to the solar battery surface in the presence and absence of temperature stabilization of the heat sink backside versus the time of day in the middle of January and July have been plotted. As calculations have shown, at the solar radiation concentration of 10 kW/m2, the efficiency in July is increased by more than 2 times due to the use of thermoelectric converters in the battery. Moreover, according to the obtained results, when the solar modules are oriented vertically, temperature gradients and, consequently, the total efficiency of the solar battery and power generation time will be greater compared to the horizontal position of the solar modules, which will reduce operational costs.Солнечная энергетика является одним из крупнейших секторов мировой электро- и теплоэнергетики. В поисках новых источников энергии ученые и инженеры всего мира все чаще обращают внимание на солнечные батареи, которые могут стать подходящей заменой невозобновляемых источников энергии. Вертикально ориентированные солнечные батареи позволят генерировать электроэнергию в течение всего светового дня, что исключает использование дополнительного оборудования. В статье предлагаются 3D модель солнечной батареи с вертикальной ориентацией ее модулей, а также расчет и оценка температурных характеристик и диапазон вариаций КПД, получаемых в условиях как суточных и сезонных изменений температуры окружающей среды, так и изменений плотности мощности концентрированного солнечного излучения, максимальные значения которой были выбраны равными 1; 5 и 10 кВт/м2. Построены зависимости максимальных значений температуры солнечной батареи и градиента температуры внутри ее, а также зависимости минимальных, средних и максимальных значений лучистого теплового потока к поверхности солнечной батареи при наличии и отсутствии стабилизации температуры тыльной стороны радиатора от времени суток в серединах января и июля. Как показали расчеты, при концентрации солнечного излучения 10 кВт/м2 КПД в июле увеличивается более чем в два раза за счет использования в батарее термоэлектрических преобразователей. Более того, согласно полученным результатам, при вертикальной ориентации солнечных модулей градиенты температуры и, следовательно, суммарный КПД солнечной батареи и время генерации энергии будут больше по сравнению с горизонтальным положением солнечных модулей, что позволит снизить эксплуатационные расходы

Моделирование тонкопленочных солнечных элементов со структурой халькопирита CuInSe2

By using numerical simulation, the operating temperatures of a thin-film solar cell based on CuInSe2 have been determined and the solar radiation density values, at which stabilization of the temperature operating conditions of the thin-film solar cell is not required, have been optimized. The maximum possible efficiency value of ~14.8 % is achieved under actual operating conditions, and is maintained by the incoming thermal energy as both emitted in this cell and infrared radiation of the sun and the environment. A model of the proposed thin-film solar cell was implemented in the COMSOL Multiphysics program environment with the use of the Heat Transfer Module. The operating temperatures of the solar cell without thermal stabilization under conditions of the diurnal and seasonal variations of both the ambient temperature and the power density of the AM1.5 solar spectrum have been determined. The maximum value of this power density was varied from 1.0 to 500 kW/m2 when using concentrators. The obtained values of operating temperatures of the thin-film solar cell were used to determine its main parameters in the SCAPS-1D program. The graphs of the operating temperature, efficiency and fill factor of the thin-film solar cell versus the solar radiation density are provided. It is shown that in order to obtain the highest possible efficiency of a solar cell, it is necessary to use concentrated solar radiation with a power density, the maximum value of which should be 8 kW/m2 in July and 10 kW/m2 in January. In the case of lower and higher values of power density, an appropriate thermal stabilization of the cell under consideration is necessary. The dependencies of efficiency, fill factor and open-circuit voltage versus the stabilization temperature of the solar cell, temperature gradients at the interfaces of the thermoelectric layer were also calculated. It is shown that by choosing optimal values of the thermal stabilization, the efficiency of the proposed solar cell may be about 15 % or more.С помощью численного моделирования определены рабочие температуры тонкопленочного солнечного элемента на основе CuInSe2 и оптимизированы значения плотности мощности солнечного излучения, при которых не требуется стабилизация температурного режима данного элемента. Максимально возможное значение КПД ~14,8 % достигается при реальных условиях эксплуатации и поддерживается за счет поступающей тепловой энергии, как выделяющейся в этом элементе, так и инфракрасных излучений – солнца и окружающей среды. Модель предлагаемого тонкопленочного солнечного элемента была реализована в программной среде COMSOL Multiphysics с использованием модуля «Теплопередача». Определены рабочие температуры солнечного элемента без термостабилизации в условиях сезонного и суточного изменения температуры окружающей среды и плотности мощности солнечного излучения спектра AM1,5, максимальное значение которой варьировалось в пределах от 1 до 500 кВт/м2 при использовании концентраторов. Полученные значения рабочих температур тонкопленочного солнечного элемента использовались при определении основных его параметров в программе SCAPS-1D. Приведены графики зависимостей рабочей температуры, коэффициента полезного действия и коэффициента заполнения тонкопленочного солнечного элемента от плотности мощности солнечного излучения. Показано, что для получения максимально возможного КПД солнечного элемента необходимо использовать концентрированное солнечное излучение с максимальным значением плотности мощности 8 кВт/м2 в июле и 10 кВт/м2 в январе. В случае более низких и высоких этих величин необходима соответствующая термостабилизация рассматриваемого элемента. Также рассчитаны зависимости КПД, коэффициента заполнения и напряжения холостого хода от температуры стабилизации солнечного элемента, градиенты температур на границах раздела термоэлектрического слоя. Показано, что при выборе оптимальных значений термостабилизации эффективность предлагаемого солнечного элемента может составлять порядка 15 % и более

Study of Vertically Oriented Solar Battery by Exposure of Concentrated Solar Radiation

Solar power is one of the largest sectors of the global electric and heat power industry. In search of new energy sources, scientists and engineers around the world are increasingly turning their attention to solar batteries, which can be a suitable replacement for non-renewable energy sources. Vertically oriented solar batteries will generate electricity throughout the daylight hours, which eliminates use of additional equipment. The paper proposes a 3D model of a solar battery with a vertical orientation of its modules, as well as the calculation and evaluation of temperature characteristics and the range of efficiency variations obtained under conditions of both the diurnal and seasonal changes in ambient temperature, and the po-wer density changes of concentrated solar radiation, the maximum values of which were chosen equal to 1; 5 and 10 kW/m2. The dependences of the maximum values of the solar battery temperature and the temperature gradient inside it, as well as the dependences of the minimum, average and maximum values of the radiative heat flux to the solar battery surface in the presence and absence of temperature stabilization of the heat sink backside versus the time of day in the middle of January and July have been plotted. As calculations have shown, at the solar radiation concentration of 10 kW/m2, the efficiency in July is increased by more than 2 times due to the use of thermoelectric converters in the battery. Moreover, according to the obtained results, when the solar modules are oriented vertically, temperature gradients and, consequently, the total efficiency of the solar battery and power generation time will be greater compared to the horizontal position of the solar modules, which will reduce operational costs

Baikal-GVD: status and prospects

Baikal-GVD is a next generation, kilometer-scale neutrino telescope under construction in Lake Baikal. It is designed to detect astrophysical neutrino fluxes at energies from a few TeV up to 100 PeV. GVD is formed by multi-megaton subarrays (clusters). The array construction started in 2015 by deployment of a reduced-size demonstration cluster named "Dubna". The first cluster in its baseline configuration was deployed in 2016, the second in 2017 and the third in 2018. The full scale GVD will be an array of ~10000 light sensors with an instrumented volume of about 2 cubic km. The first phase (GVD-1) is planned to be completed by 2020-2021. It will comprise 8 clusters with 2304 light sensors in total. We describe the design of Baikal-GVD and present selected results obtained in 2015-2017.Comment: 9 pages, 8 figures. Conference proceedings for QUARKS201

Comment on the narrow structure reported by Amaryan et al

The CLAS Collaboration provides a comment on the physics interpretation of the results presented in a paper published by M. Amaryan et al. regarding the possible observation of a narrow structure in the mass spectrum of a photoproduction experiment.Comment: to be published in Physical Review

A comparison of forward and backward pp pair knockout in 3He(e,e'pp)n

Measuring nucleon-nucleon Short Range Correlations (SRC) has been a goal of the nuclear physics community for many years. They are an important part of the nuclear wavefunction, accounting for almost all of the high-momentum strength. They are closely related to the EMC effect. While their overall probability has been measured, measuring their momentum distributions is more difficult. In order to determine the best configuration for studying SRC momentum distributions, we measured the $^3$He$(e,e'pp)n$ reaction, looking at events with high momentum protons ($p_p > 0.35$ GeV/c) and a low momentum neutron ($p_n< 0.2$ GeV/c). We examined two angular configurations: either both protons emitted forward or one proton emitted forward and one backward (with respect to the momentum transfer, $\vec q$). The measured relative momentum distribution of the events with one forward and one backward proton was much closer to the calculated initial-state $pp$ relative momentum distribution, indicating that this is the preferred configuration for measuring SRC.Comment: 8 pages, 9 figures, submitted to Phys Rev C. Version 2 incorporates minor corrections in response to referee comment