Monte Carlo simulation of positron transport in realistic gas filled systems

Napredak uređaja za akumulaciju i skladištenje pozitrona omogućava sve preciznija merenja preseka za interakciju pozitrona sa atomima i molekulima. Nedavno kompletirani setovi sudarnih podataka za molekule koji se najčešće javljaju u pozitronskim uređajima i primenama (najpre N2, CF4 i H2O ali i drugi) omogućili su detaljne simulacije transporta pozitrona u takvim sredinama, kao i detaljan opis uređaja koji se na njima baziraju. Osnovni cilj ove disertacije jeste da na osnovu izmerenih sudarnih podataka, pomoću računarskih Monte Karlo simulacija, detaljno analizira realne uređaje i sisteme ispunjene gasom koji svoju funkciju baziraju na elementarnim procesima u kojima učestvuju pozitroni. Disertacija se fokusira na tri konkretna sistema: pozitronski trap, kompresiju snopa pozitrona rotirajućim poljem i termalizaciju pozitrona u biološki relevantnoj sredini. Otkriće i razvoj pozitronskog (Surko) trapa početkom devedesetih godina, predstavlja prekretnicu u polju fizike niskoenergijskih pozitrona i dovelo je do velikog napretka u razumevanju interakcije niskoenergijskih pozitrona sa atomima i molekulima. Trapovi su omogućili akumulaciju velikog broja pozitrona (106-108), niske energije sa energijskom raspodelom koja odgovara sobnoj temperaturi ( <50 meV ) što omogućava formiranje intenzivnih snopova pozitrona sa precizno definisanom energijom. Kao takvi, pozitronski trapovi predstavljaju osnovi alat u brojnim eksperimentima poput merenja preseka za interakciju, proizvodnje antivodonika, proizvodnje i proučavanja pozitronijuma, pozitronske anihilacione spektroskopije i slično. Od trenutka kada je prvi put primenjen, princip rada i dizajn pozitronskog trapa se nije značajnije menjao i standardno je obezbeđivao efikasnost trapovanja od 10-20%. U zavisnosti od konkretne primene trapa, kroz empirijske pokušaje su optimizovani različiti parametri rada, kao što su: efikasnost trapovanja, vreme života akumuliranih pozitrona, maksimalna koncentracija pozitrona ili broj emitovanih sporih pozitrona u sekundi. U disertaciji koristimo preseke koji su izmereni zahvaljujući ovakvim trapovima, kako bismo kroz simulaciju analizirali njihov rad, identifikovali procese koji utiču na performanse trapa i našli način da se performanse optimizuju. Ujedno, simulacija omogućava lakše menjanje osobina trapa koje nije lako promeniti u eksperimentu, kao što su geometrija trapa, ili sastav gasa. Kako simulacija identifikuje proces formiranja pozitronijuma na molekulima N2 kao glavni ograničavajući faktor za ostvarivanje veće efikasnosti, predložen je model, i urađena je detaljna simulacija alternativnog načina trapovanja pozitrona koja kao glavni radni gas umesto N2, za trapovanje koristi vibracione eksitacije molekula CF4, u energijskom opsegu daleko ispod praga za formiranje pozitronijuma. U saradnji sa kolegama sa University College London, iz Grupe za atomsku, molekulsku, optičku i pozitronsku fiziku, pokušana je konverzija standardnog pozitronskog trapa u predloženu CF4 konfiguraciju i utvrđeni su, kroz eksperiment i simulaciju, konstrukcijski nedostaci koji onemogućavaju konverziju najvećeg broja postojećih trapova, kao i aspekti koji bi trebalo da se uzmu u obzir prilikom konstrukcije budućih trapova...Development and advancement of positron accumulation and storage devices has enabled increaesingly accurate measurements of cross-sections for positron interaction with atoms and molecules..

The contribution of stationary long-term trials to plant production improvement

U Srbiji postoji veći broj višegodišnjih stacionarnih eksperimenata čiji značaj i doprinos unapređenju poljoprivredne proizvodnje nije adekvatno valorizovan. Među njima se nalaze i 6 klasičnih eksperimenata sa trajanjem dužim od 50 godina. Dosadašnja istraživanja koja su vršena u okvirima ovih ogleda bila su usmerena na prinos i stabilnost prinosa najvažnijih ratarskih useva, svojstava zemljišta i mineralnu ishranu. Transformacija poljoprivedne proizvodnje i institucija u okviru nje bila je praćena gašenjem brojnih velikog broja ogleda čime je trajno izgubljen velik broj podataka i informacija koje su na osnovu njih nastali. Stvaranje platforme znanja kroz umrežavanje i povezivanje ogleda i multidisciplinaran pristup mogu doprineti jačanju svesti o njihovom značaju i ulozi. Upotreba informaciono - komunikacionih tehnologija uz savremene statističke metode i modele i interaktivan odnos svih zainteresovanih, može povećati afirmaciju dobijenih rezultata i ponuditi osnovu za unapređenje poljoprivrede u Srbiji.There are a number of long-term stationary experiments in Serbia whose importance and contribution to the advancement of agricultural production has not been adequately evaluated. Among them are so-called classical experiments with a duration longer 50 years. Research conducted within the framework of these experiments has focused on the yield and stability of yield of the most important crop crops, soil properties imnprovment and mineral nutrition. The transformation of agricultural production and the institutions within it were accompanied by the extinguishing of a large number of experiments, which resulted with lost a large number of data and information that obtained from them. Creating a knowledge platform through networking and a multidisciplinary approach can help to raise awareness of their paramountal importance and role. The use of information and communication technologies with modern statistical methods and models with an interactive attitude of all interested steakholders can increase the affirmation of the obtained results and offer a basis for the improvement of agriculture in Serbia

Najnovija sveobuhvatna analiza malih voda na teritoriji Republike Srbije južno od Save i Dunava

Sveobuhvatna analiza malih voda, koje se prikazuju u ovom radu, preuzete su iz nove monografije „Prosečni proticaji i male vode na srednjim i malim slivovima Srbije”, čija je izrada u toku, a koju zajednički realizuju Institut za vodoprivredu „Jaroslav Černi“ i Republički hidrometeorološki zavod Srbije uz učešće Građevinskog fakulteta iz Beograda i Građevinsko-arhitektonskog fakulteta iz Niša. Bazni podaci koji su korišćeni su zvanični podaci Republičkog hidrometeorološkog zavoda sa 82 profila hidroloških stanica na srednjim i malim slivovima na teritoriji Srbije, južno od Save i Dunava. Pri tome su korišćene sve raspoložive vremenske serije srednjednevnih i minimalnih godišnjih protoka. Periodi obrade su bili od početka rada određene hidrološke stanice do zaključno sa 2018. godinom

Prostorni raspored osnovnih karakteristika malih voda na teritoriji Republike Srbije

Ideja ovoga rada je da prikaže prostorni raspored osnovnih karakteristika malih voda na teritoriji Republike Srbije kao podloga projektovanju većine vodoprivrednih i hidrotehničkih objekata. To se pre svega odnosi na prostorni prikaz modula oticaja minimalnih srednjih mesečnih protoka 95% obezbeđenosti i srednjih godišnjih protoka verovatnoće pojave 10% i trajanja malovodnih perioda ispod protoka karakterističnih trajanja. Navedene karakteristike malih voda preuzete se iz buduće monografije „Prosečni protoci i male vode na srednjim i malim slivovima Srbije”, čija je izrada u toku.This paper presents the spatial distribution of basic characteristics of low flows on the territory of the Republic of Serbia as the basis for design of various water management systems and hydraulic engineering structures. Spatial representation of specific runoff for minimum annual mean monthly flows of 95% probability of exceedance, specific runoff for mean annual flows of 10% probability of non-exceedance, and duration of low flow below selected characteristic threshold values. These low flow characteristics are taken from the forthcoming monograph “Mean and low flows in small and medium watersheds in Serbia”, which is under preparation

Maksimalna trajanja malovodnih perioda na malim i srednjim slivovima Srbije

Maksimalna trajanja malovodnih perioda, koje se prikazuju u ovom radu, preuzeta su iz nove monografije „Prosečni protoci i male vode na srednjim i malim slivovima Srbije”, čija je izrada u toku, a koju zajednički realizuju Institut za vodoprivredu „Jaroslav Černi“ i Republički hidrometeorološki zavod Srbije uz učešće Građevinskog fakulteta iz Beograda i Građevinsko-arhitektonskog fakulteta iz Niša. Bazni podaci koji su korišćeni su zvanični podaci Republičkog hidrometeorološkog zavoda sa 82 profila hidroloških stanica na srednjim i malim slivovima na teritoriji Srbije južno od Save i Dunava. Pri tome su korišćene sve raspoložive vremenske serije srednjednevnih i minimalnih godišnjih protoka. Periodi obrade su bili od početka rada određene hidrološke stanice do zaključno sa 2018. godinom. U ovom radu daje se samo prikaz rezultata obrada jedne od osnovnih karakteristika malovodnih perioda, a to su maksimalna trajanja malovodnih perioda u funkciji repernih protoka i verovatnoće pojave, kao i njihova unutargodišnja zastupljenost. Prikazani su osrednjeni rezultati za razmatrane slivove i za celu teritoriju Republike Srbije.Maximum low flow durations, presented in this paper, are taken from the new book on “Mean and low flows in small and medium watersheds in Serbia”, which is jointly under development by the “Jaroslav Černi” Institute for Water Resources Management and Republic Hydrometeorological Service of Serbia with participation of the University of Belgrade – Faculty of Civil Engineering and University of Niš – Faculty of Civil Engineering and Architecture. Basic data from 82 hydrological stations in small and medium-sized watersheds within Serbia south of the Danube and the Sava rivers are provided by Republic Hydrometeorological Service. All available data on daily and absolute annual minimum flows from the start of operation and 2018 are used in the analysis. This paper presents a part of the results relating maximum low flow durations to characteristic thresholds and probability of occurrence, as well as their seasonal distribution. The results are averaged over individual watersheds and for the territory of Serbia

Sveobuhvatna analiza malih voda na srednjim i malim slivovima Republike Srbije južno od Save i Dunava

Ideja ovoga rada je da prikaže osnovne rezultate sprovedene sveobuhvatne analize malih voda na teritoriji Republike Srbije, južno od Save i Dunava, preuzete iz buduće monografije „Proseĉni protoci i male vode na srednjim i malim slivovima Srbije”, ĉija je izrada u toku. Ovu monografiju zajedno realizuju Institut za vodoprivredu „Jaroslav Ĉerni” i Republiĉki hidrometeorološki zavod Srbije, uz uĉešće GraĊevinskog fakulteta iz Beograda i GraĊevinsko-arhitektonskog fakulteta iz Niša. U radu su prikazane kvantitativne karakteristike malih voda, koje se najĉešće koriste kao podloga u projektovanju većine vodoprivrednih i hidrotehniĉkih objekata, a pre svega za ocenu „minimalnog održivog protoka”, koji se po važećem Zakonu o vodama mora neprikosnoveno ostaviti u reci za potrebe održavanja biocenoze i zadovoljenje potreba nizvodnih korisnika. U konkretnom sluĉaju prikazuju se najbitniji rezultati ocene višegodišnjih proseka srednje godišnjeg protoka, krivih trajanja srednje dnevnih protoka i obezbeĊenosti minimalnih srednje meseĉnih protoka. Posebno su detaljno analizirani kvantitativni pokazatelji dužina malovodnih perioda ispod protoka sa odabranim trajanjem, odreĊenih sa krivih trajanja dnevnih protoka. Primenjen je novi prilaz koji obuhvata, pored klasiĉne probabilistiĉke analize minimalnih godišnjih i minimalnih srednjih meseĉnih protoka, i sveobuhvatnu analizu neprekidnih trajanja malih voda ispod protoka karakteristiĉnih trajanja, njihove unutargodišnje raspodele i procentualne zastupljenosti. Bazni podaci korišćeni pri izradi ove analize, zvaniĉni su podaci Republiĉkog hidrometeorološkog zavoda sa 82 profila hidroloških stanica na srednjim i malim slivovima na teritoriji Srbije, južno od Save i Dunava. Pri tome su korišćene sve raspoložive vremenske serije srednjednevnih i minimalnih godišnjih protoka. Periodi obrade su bili od poĉetka rada odreĊene hidrološke stanice, do zakljuĉno sa 2018. godinom.This paper presents main results of a comprehensive analysis of low flows on the territory of the Republic of Serbia, south of the Sava and the Danube rivers. The results are a part of the forthcoming book on “Mean and low flows in small and medium watersheds in Serbia”, which is under development. The book is being produced jointly by the “Jaroslav Černi” Institute for Water Resources Management and Republic Hydrometeo¬ro¬logical Service of Serbia with participation of the University of Belgrade – Faculty of Civil Engineering and University of Niš – Faculty of Civil Engineering and Architecture. The analysis deals with the quantitative characteristics of low flows that are commonly used for design in various water management and hydraulic engineering projects, but are also a starting point in estimating the “minimum sustainable flow”, which is, according to the current Water Act, the minimum flow in the rivers needed for maintaining the biocenosis and for satisfying the demands of downstream users. The main outcomes of the comprehensive low flow analysis presented in this paper are the long-term mean flow, duration of daily flows and probability of exceedance of minimum mean monthly flows. Additionally, special attention is given to quantitative indices of length of intervals with flow below the specified thresholds, taken from the flow duration curve. A new approach applied includes, beside a classical statistical analysis of annual minima and mean monthly minima, a comprehensive analysis of continuous duration of low flows below the specified thresholds and their seasonal distribution. Basic data from 82 hydrological stations in small and medium-sized watersheds within Serbia south of the Danube and the Sava rivers are provided by Republic Hydromete-orological Service. All available data on daily and absolute annual minimum flows from the start of operation and 2018 are used in the analysis

Male vode na malim i srednjim slivovima Srbije

U radu se prikazuju rezultati statističke analize izabranih parametara malih voda na malim i srednjim slivovima u Srbiji nastali tokom izrade nove monografije „Prosečni protoci i male vode na malim i srednjim slivovima Srbije”, koju zajednički realizuju Institut za vodoprivredu „Jaroslav Černi“ i Republički hidrometeorološki zavod Srbije uz učešće Građevinskog fakulteta iz Beograda i Građevinsko-arhitektonskog fakulteta iz Niša. Osnovna ideja je da se na odabranim srednjim i malim slivovima u Srbiji definišu osnovne kvantitativne karakteristike prosečnih protoka i malih voda. Bazni podaci koji su korišćeni su zvanični podaci Republičkog hidrometeorološkog zavoda sa 132 profila hidroloških stanica na srednjim i malim slivovima na teritoriji Srbije južno od Save i Dunava. Pri tome su korišćene sve raspoložive vremenske serije srednjednevnih i minimalnih godišnjih protoka. Periodi obrade su bili od početka rada određene hidrološke stanice do zaključno sa 2018. godinom. U ovom radu dat je grafički prikaz rezultata obrade osnovnih karakteristika malih voda i to: minimalnih srednjemesečnih protoka verovatnoće pojave 95%, kao i minimalnih godišnjih protoka verovatnoće pojave 1%.The paper presents the results of the statistical analysis of selected low flow indicators in medium and small Serbian basins obtained withing the scope of a new monograph "Mean and low flows in medium and small basins of Serbia", which is being prepared jointly by the Water Institute "Jaroslav Cerni" and the Republic Hydrometeorological Service of Serbia, with the participation of the Faculty of Civil Engineering of Belgrade and the Faculty of Civil Engineering and Architecture of Nis. The basic idea is to provide principal quantitative characteristics of mean and low flows in selected medium and small basins in Serbia. The data used in the analysis are the official data provided by the Republic Hydrometeorological Service at 132 stream gauges in medium and small basins in the territory of Serbia, south of the Sava and Danube Rivers. Thereby, all the available time series of mean daily and annual minimum flows were used. The processing periods are from when the certain gauging station started operating to the end of 2018. This paper presents only the results of the basic low flow indicators, such as the minimum mean monthly flows of the 95% probability of exceedance, as well as the annual minimum flows of the 1% probability of non-exceedance

Monte Carlo simulation of positron transport in realistic gas filled systems

Napredak uređaja za akumulaciju i skladištenje pozitrona omogućava sve preciznija merenja preseka za interakciju pozitrona sa atomima i molekulima. Nedavno kompletirani setovi sudarnih podataka za molekule koji se najčešće javljaju u pozitronskim uređajima i primenama (najpre N2, CF4 i H2O ali i drugi) omogućili su detaljne simulacije transporta pozitrona u takvim sredinama, kao i detaljan opis uređaja koji se na njima baziraju. Osnovni cilj ove disertacije jeste da na osnovu izmerenih sudarnih podataka, pomoću računarskih Monte Karlo simulacija, detaljno analizira realne uređaje i sisteme ispunjene gasom koji svoju funkciju baziraju na elementarnim procesima u kojima učestvuju pozitroni. Disertacija se fokusira na tri konkretna sistema: pozitronski trap, kompresiju snopa pozitrona rotirajućim poljem i termalizaciju pozitrona u biološki relevantnoj sredini. Otkriće i razvoj pozitronskog (Surko) trapa početkom devedesetih godina, predstavlja prekretnicu u polju fizike niskoenergijskih pozitrona i dovelo je do velikog napretka u razumevanju interakcije niskoenergijskih pozitrona sa atomima i molekulima. Trapovi su omogućili akumulaciju velikog broja pozitrona (106-108), niske energije sa energijskom raspodelom koja odgovara sobnoj temperaturi ( <50 meV ) što omogućava formiranje intenzivnih snopova pozitrona sa precizno definisanom energijom. Kao takvi, pozitronski trapovi predstavljaju osnovi alat u brojnim eksperimentima poput merenja preseka za interakciju, proizvodnje antivodonika, proizvodnje i proučavanja pozitronijuma, pozitronske anihilacione spektroskopije i slično. Od trenutka kada je prvi put primenjen, princip rada i dizajn pozitronskog trapa se nije značajnije menjao i standardno je obezbeđivao efikasnost trapovanja od 10-20%. U zavisnosti od konkretne primene trapa, kroz empirijske pokušaje su optimizovani različiti parametri rada, kao što su: efikasnost trapovanja, vreme života akumuliranih pozitrona, maksimalna koncentracija pozitrona ili broj emitovanih sporih pozitrona u sekundi. U disertaciji koristimo preseke koji su izmereni zahvaljujući ovakvim trapovima, kako bismo kroz simulaciju analizirali njihov rad, identifikovali procese koji utiču na performanse trapa i našli način da se performanse optimizuju. Ujedno, simulacija omogućava lakše menjanje osobina trapa koje nije lako promeniti u eksperimentu, kao što su geometrija trapa, ili sastav gasa. Kako simulacija identifikuje proces formiranja pozitronijuma na molekulima N2 kao glavni ograničavajući faktor za ostvarivanje veće efikasnosti, predložen je model, i urađena je detaljna simulacija alternativnog načina trapovanja pozitrona koja kao glavni radni gas umesto N2, za trapovanje koristi vibracione eksitacije molekula CF4, u energijskom opsegu daleko ispod praga za formiranje pozitronijuma. U saradnji sa kolegama sa University College London, iz Grupe za atomsku, molekulsku, optičku i pozitronsku fiziku, pokušana je konverzija standardnog pozitronskog trapa u predloženu CF4 konfiguraciju i utvrđeni su, kroz eksperiment i simulaciju, konstrukcijski nedostaci koji onemogućavaju konverziju najvećeg broja postojećih trapova, kao i aspekti koji bi trebalo da se uzmu u obzir prilikom konstrukcije budućih trapova...Development and advancement of positron accumulation and storage devices has enabled increaesingly accurate measurements of cross-sections for positron interaction with atoms and molecules..