Molecular theory of solvation: Methodology summary and illustrations

Integral equation theory of molecular liquids based on statistical mechanics is quite promising as an essential part of multiscale methodology for chemical and biomolecular nanosystems in solution. Beginning with a molecular interaction potential force field, it uses diagrammatic analysis of the solvation free energy to derive integral equations for correlation functions between molecules in solution in the statistical-mechanical ensemble. The infinite chain of coupled integral equations for many-body correlation functions is reduced to a tractable form for 2- or 3-body correlations by applying the so-called closure relations. Solving these equations produces the solvation structure with accuracy comparable to molecular simulations that have converged but has a critical advantage of readily treating the effects and processes spanning over a large space and slow time scales, by far not feasible for explicit solvent molecular simulations. One of the versions of this formalism, the three-dimensional reference interaction site model (3D-RISM) integral equation complemented with the Kovalenko-Hirata (KH) closure approximation, yields the solvation structure in terms of 3D maps of correlation functions, including density distributions, of solvent interaction sites around a solute (supra)molecule with full consistent account for the effects of chemical functionalities of all species in the solution. The solvation free energy and the subsequent thermodynamics are then obtained at once as a simple integral of the 3D correlation functions by performing thermodynamic integration analytically.Comment: 24 pages, 10 figures, Revie

Hidden Higgs Particle

A modification of the standard model of electroweak interactions with the nonlocal Higgs sector is proposed. Proper form of nonlocality makes Higgs particles unobservable after the electroweak symmetry breaking. They appear only as a virtual state because their propagator is an entire function. We discuss some specific consequences of this approach comparing it with the conventional standard model.Comment: 15 pages, LaTeX, no figure

On Solving Travelling Salesman Problem with Vertex Requisitions

We consider the Travelling Salesman Problem with Vertex Requisitions, where for each position of the tour at most two possible vertices are given. It is known that the problem is strongly NP-hard. The proposed algorithm for this problem has less time complexity compared to the previously known one. In particular, almost all feasible instances of the problem are solvable in O(n) time using the new algorithm, where n is the number of vertices. The developed approach also helps in fast enumeration of a neighborhood in the local search and yields an integer programming model with O(n) binary variables for the problem.Comment: To appear in Yugoslav Journal of Operations Researc

Long-range correlation studies at the SPS energies in MC model with string fusion

Studies of the ultrarelativistic collisions of hadrons and nuclei at different centrality and energy enable to explore the QCD phase diagram in a wide range of temperature and baryon density. Long-range correlation studies are considered as a tool, sensitive to the observation of phase transition and the critical point. In the present work, a Monte Carlo model of proton-proton, proton-nucleus, and nucleus-nucleus collisions is applied to heavy and light ion collisions at the cms energy range from a few up to several hundred GeV per nucleon. The model describes the nuclear collisions at the partonic level through interaction of color dipoles and takes into account the effects of string fusion, which can be considered as an alternative to relativistic hydrodynamics way of describing the collective phenomena in heavy-ion collisions. The implementing of both the string fusion and the finite rapidity length of strings allowed to consider the particle production at non-zero baryochemical potential. We calculated the long-range correlation functions and correlation coefficients between multiplicities and transverse momentum at several energies for different colliding systems and obtained predictions for the experiment.Comment: 15 pages, 8 figures, proc. Baldin ISHEPP XXI

Estimation of corrosion resistance of curing mixtures based on coal-bearing rocks from Western Donbass

Purpose. Substantiation of possible use of coal-bearing rocks as a replacement for a part of the filler in the preparation of shotcrete for lining of mine workings in the conditions of mineralized mine water. Methods. The research is based on carrying out corrosion testing of concrete specimens by dipping them into mine water. Chemical analysis of mine waters composition has been completed. A scanning microscope was used to study the state of concrete specimens microstructure. Findings. A comparative analysis was conducted to evaluate of the cement rock resistance to mineralized water, depending on the composition of the starting components for the grouting and shotcrete mixtures is carried out. The change in the chemical composition of mine water after soaking concrete specimens in it is defined. Photographs of concrete specimens microstructure after soaking in ordinary and mineralized water for 6 and 8 months are shown. Originality. Curing mixtures based on coal-bearing rocks from Western Donbass are mineralized water resistant and can act as a quality protection from aggressive water filtrationdue to the properties of rocks used as a filler. Practical implications. The results can be used for the rational choice of the composition of the concrete mixture with the replacement of filler part with mine rock. That will enhance the long-term stability of the mine working lined by these compositions.Мета. Обґрунтування можливості використання вуглевміщуючих порід у якості заміни частини заповнювача в процесі приготування бетону для кріплення гірничих виробок в умовах мінералізованих шахтних вод. Методика. Робота базується на проведенні корозійних випробувань бетонних зразків шляхом занурення їх у шахтну воду. Виконано хімічний аналіз складу шахтних вод. Використаний растровий мікроскоп для дослідження стану мікроструктури бетонних зразків. Результати. Виконано порівняльний аналіз оцінки стійкості цементного каменю до впливу мінералізованої води залежно від складу вихідних компонентів для тампонажних, торкрет-бетонних і набризкбетонних сумішей. Визначено зміну хімічного складу шахтної води після витримки у ній бетонних зразків. Наведено фотографії мікроструктури бетонних зразків після витримки у нормальних умовах та мінералізованої води протягом 6 і 8 місяців. Наукова новизна. Твердіючі суміші на основі вуглевміщуючих порід Західного Донбасу достатньо стійкі до впливу мінералізованих вод та є якісною протифільтраційною завісою завдяки властивостям порід, використаних у якості заповнювача. Практична значимість. Отримані результати можуть бути використані для раціонального підбору складу бетонної суміші із заміною частини заповнювача шахтної породою, що дозволить підвищити тривалу стійкість гірничої виробки, закріпленої з використанням даних складів.Цель. Обоснование возможности использование углевмещающих пород в качестве замены части заполнителя в процессе приготовления бетона для крепления горных выработок в условиях минерализованных шахтных вод. Методика. Работа базируется на проведении коррозионных испытаний бетонных образцов путем погружения их в шахтную воду. Выполнен химический анализ состава шахтных вод. Использован растровый микроскоп для исследования состояния микроструктуры бетонных образцов. Результаты. Выполнен сравнительный анализ оценки устойчивости цементного камня к воздействию минерализованной воды в зависимости от состава исходных компонентов для тампонажных, торкрет-бетонных и набрызгбетонных смесей. Определено изменение химического состава шахтной воды после выдержки в ней бетонных образцов. Представлены фотографии микроструктуры бетонных образцов после выдержки в нормальных условиях и минерализованной воде в течение 6 и 8 месяцев. Научная новизна. Твердеющие смеси на основе углевмещающих пород Западного Донбасса устойчивы к влиянию минерализованных вод и являются качественной противофильтрационной завесой благодаря свойствам пород, использованных в качестве заполнителя. Практическая значимость. Полученные результаты могут быть использованы для рационального подбора состава бетонной смеси с заменой части заполнителя шахтной породой, что позволит повысить длительную устойчивость горной выработки, закрепленной с использованием данных составов.The authors express their gratitude to the administration of the Department of Construction, Geotechnics and Geomechanics of the National Mining University (Dnipropetrovsk, Ukraine), represented by O. Shashenko and A. Solodiankin, as well as to all those who helped in carrying out works related to preparation of this paper