The partition function versus boundary conditions and confinement in the Yang-Mills theory

We analyse dependence of the partition function on the boundary condition for the longitudinal component of the electric field strength in gauge field theories. In a physical gauge the Gauss law constraint may be resolved explicitly expressing this component via an integral of the physical transversal variables. In particular, we study quantum electrodynamics with an external charge and SU(2) gluodynamics. We find that only a charge distribution slowly decreasing at spatial infinity can produce a nontrivial dependence in the Abelian theory. However, in gluodynamics for temperatures below some critical value the partition function acquires a delta-function like dependence on the boundary condition, which leads to colour confinement.Comment: 14 pages, RevTeX, submitted to Phys. Rev.

Diverse corrugation pattern in radially shrinking carbon nanotubes

Stable cross-sections of multi-walled carbon nanotubes subjected to electron-beam irradiation are investigated in the realm of the continuum mechanics approximation. The self-healing nature of sp$^2$ graphitic sheets implies that selective irradiation of the outermost walls causes their radial shrinkage with the remaining inner walls undamaged. The shrinking walls exert high pressure on the interior part of nanotubes, yielding a wide variety of radial corrugation patterns ({\it i.e.,} circumferentially wrinkling structures) in the cross section. All corrugation patterns can be classified into two deformation phases for which the corrugation amplitudes of the innermost wall differ significantly.Comment: 8 pages, 4 figure

Conformational transitions of heteropolymers in dilute solutions

In this paper we extend the Gaussian self-consistent method to permit study of the equilibrium and kinetics of conformational transitions for heteropolymers with any given primary sequence. The kinetic equations earlier derived by us are transformed to a form containing only the mean squared distances between pairs of monomers. These equations are further expressed in terms of instantaneous gradients of the variational free energy. The method allowed us to study exhaustively the stability and conformational structure of some periodic and random aperiodic sequences. A typical phase diagram of a fairly long amphiphilic heteropolymer chain is found to contain phases of the extended coil, the homogeneous globule, the micro-phase separated globule, and a large number of frustrated states, which result in conformational phases of the random coil and the frozen globule. We have also found that for a certain class of sequences the frustrated phases are suppressed. The kinetics of folding from the extended coil to the globule proceeds through non-equilibrium states possessing locally compacted, but partially misfolded and frustrated, structure. This results in a rather complicated multistep kinetic process typical of glassy systems.Comment: 15 pages, RevTeX, 20 ps figures, accepted for publication in Phys. Rev.

Метаболічний профіль та вміст біополімерів сполучної тканини в сироватці крові кнурів-плідників за різного режиму репродуктивного навантаження

It is necessary to carry out not only the evaluation of sexual activity of breeder boars and the quality of their sperm, but carefully investigate the metabolic status by laboratory methods during the medical examination. It helps to determine the optimal parameters for the implementation of the reproductive potential of the breeder boars. Biochemical methods of research can establish imbalance in metabolism, the nature and localization of cytolytic processes by the degree of enzymes activity in serum. However, in order to detect inflammatory or destructive changes in the connective tissue structures, in particular the musculoskeletal system, the most informative indexes will be biopolymers of the connective tissue – glycoproteins and proteoglycans. The results of a complex examination of clinically healthy breeder boars with different regime of their production use, which includes an extended set of biochemical tests with the determination of glycoprotein, chondroitin sulfate, total glycosaminoglycans and their fractions, are presented in this paper. It was found that the level of such parameters as the total protein and its fractions, urea, aspartate and alanine aminotransferase activity, and the MB fraction of creatine phosphokinase did not have any significant differences. For breeder boars that were used in reproductive events irregularly (group I), there was an indicative higher level of creatinine and glycosaminoglycans. In animals with regular use as the herd (group II), the level of creatinine and fractions of glycosaminoglycans (GAG) was lower, but there was an increasing in cholesterol, β-lipoproteins, and activity of total creatine phosphokinase. The probable difference in these indicators can be explained by the difference in the intensity of the energy metabolism processes in muscle tissue. Indeed, during long-term hard work of skeletal muscles, not only glycogen stores are used, but also the use of lipids is of great importance. In addition, the raising of cholesterol and β-lipoproteins may be due to their active involvement in the synthesis of steroid hormones. Increasing the activity of total creatine phosphokinase in blood serum of animals with the intensive use in technology probably is the evidence of severe physical activity and the development of destructive processes in muscle tissue (hyperenzymemia is detected in early stages of myopathy). The absence of the most inflammatory processes was evidenced by the unchanged level of serum glycoproteins, which are known as the acute phase tests. Differences in the parameters of the state of connective tissue were determined at the levels of general GAG, their I and III fractions (chondroitin-6-sulfate and heparan sulfate, respectively). In the first group of boars, there was a higher level of I fraction of GAG, that indicated a significant load on the joints' cartilages and the gradual development of destructive processes in them. About the III fraction of GAG, an increasing of their blood content could indicate the reaction of the vascular flow, changes in ventilation of the lungs, the course of anti-inflammatory processes in animals with the appearance of intense physical activity.Для встановлення оптимальних параметрів реалізації репродуктивного потенціалу кнурів-плідників потрібно проводити не тільки оцінку його статевої активності та якості сперми, а й ретельно досліджувати метаболічний статус за допомогою лабораторних методів під час диспансеризації. Біохімічними методами дослідження можна встановити дисбаланс в обмінах речовин, характер та локалізацію цитолітичних процесів за ступенем активності ензимів у сироватці крові. Але з метою виявлення запальних чи деструктивних змін у сполучно-тканинних структурах, зокрема опорно-руховому апараті, найбільш інформативними показниками будуть біополімери сполучної тканини – глікопротеїни та протеоглікани. У даній роботі наведені результати комплексного обстеження клінічно здорових кнурів-плідників із різним режимом виробничого використання, до якого увійшов розширений комплекс біохімічних тестів із визначенням рівня глікопротеїнів, хондроїтинсульфатів, загальних глікозаміногліканів та їхніх фракцій. Встановлено, що рівень таких показників, як загальний білок та його фракції, сечовина, активність аспартат- та аланінамінотрансферази, МВ-фракції креатинфосфокінази не мали вірогідних змін. Для кнурів-плідників, що використовувалися у репродуктивних заходах нерегулярно (І група), був показовим більший рівень креатиніну та показників глікозаміногліканограми. У тварин з регулярною технологією використання як плідників (ІІ група) рівень креатиніну та фракцій глікозаміногліканів (ГАГ) був нижчим, але відбувалося підвищення рівня холестеролу, β-ліпопротеїнів, активності загальної креатинфосфокінази в сироватці крові. Вірогідну різницю у цих показниках можна пояснити різницею ступеня інтенсивності процесів енергетичного обміну в м’язовій тканині. Адже за довготривалої напруженої роботи скелетних м’язів використовуються не тільки запаси глікогену, а й великого значення набуває використання ліпідів. До того ж зростання холестеролу та β-ліпопротеїнів може бути наслідком активного їх залучення до синтезу стероїдних гормонів. Підвищення активності загальної креатинфосфокінази у сироватці крові тварин з інтенсивною технологією використання, найімовірніше, є свідченням важкої фізичної роботи та розвитку деструктивних процесів у м’язовій тканині (гіперферментемія виявляється на ранніх стадіях міопатій). Про відсутність саме запальних процесів свідчив незмінений рівень глікопротеїнів сироватки крові, які, як відомо, відносяться до гострофазових тестів. Різниці в показниках стану сполучної тканини визначалися у рівнях загальних ГАГ, їх І та ІІІ фракцій (хондроїтин-6-сульфату та гепаран-сульфату відповідно). У кнурів І групи був більшим рівень І фракцій ГАГ, що вказувало на значне навантаження на хрящі суглобів та поступовий розвиток у них деструктивних процесів. Щодо ІІІ фракції ГАГ, підвищення її вмісту в крові могло свідчити про реакцію судинного річища, зміни у вентиляції легень, перебіг протизапальних процесів у тварин при появі інтенсивного фізичного навантаження

Porous Superhydrophobic Membranes: Hydrodynamic Anomaly in Oscillating Flows

We have fabricated and characterized a novel superhydrophobic system, a mesh-like porous superhydrophobic membrane with solid area fraction $\Phi_s$, which can maintain intimate contact with outside air and water reservoirs simultaneously. Oscillatory hydrodynamic measurements on porous superhydrophobic membranes as a function of $\Phi_s$ reveal surprising effects. The hydrodynamic mass oscillating in-phase with the membranes stays constant for $0.9\le\Phi_s\le1$, but drops precipitously for $\Phi_s < 0.9$. The viscous friction shows a similar drop after a slow initial decrease proportional to $\Phi_s$. We attribute these effects to the percolation of a stable Knudsen layer of air at the interface.Comment: 5 pages, 3 figure

Coefficient of restitution for elastic disks

We calculate the coefficient of restitution, $\epsilon$, starting from a microscopic model of elastic disks. The theory is shown to agree with the approach of Hertz in the quasistatic limit, but predicts inelastic collisions for finite relative velocities of two approaching disks. The velocity dependence of $\epsilon$ is calculated numerically for a wide range of velocities. The coefficient of restitution furthermore depends on the elastic constants of the material via Poisson's number. The elastic vibrations absorb kinetic energy more effectively for materials with low values of the shear modulus.Comment: 25 pages, 12 Postscript figures, LaTex2

ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ СЛОЖНОЙ КОЛОННЫ ПРИ РАЗДЕЛЕНИИ ПРОДУКТОВ ПИРОЛИЗА В ЗАВИСИМОСТИ ОТ СОСТАВА ПИТАНИЯ

The dependence of the energy consumption decrease on the different feed composition for the separation of C4+ vapor cracking fraction by means of complex columns implementation is investigated. Distillation sequences consisting of simple columns and partially thermally coupled distillation columns are compared. Cases of direct and indirect separation for all the schemes are considered. In order to reduce capital cost and industrial areas the implementation of dividing wall columns was proposed. These dividing wall columns are the thermodynamic analogs of partially thermally coupled distillation flowsheets. Analysis of temperature, liquid and vapor profiles in the partially thermally coupled distillation sequence revealed that only one column in the original flowsheets requires a structural change when converting it to the partially thermally coupled configuration. It is shown that the complex columns provide energy consumption reduction in the reboilers by 3-60% as compared to conventional distillation schemes.Исследована зависимость снижения энергетических затрат на разделение смеси C4+ фракций продуктов пиролиза за счет применения сложных колонн для различного состава сырья. Рассмотрено ректификационное разделение как в последовательностях, состоящих из двухотборных колонн, так и в комплексах с частично связанными тепловыми и материальными потоками, полученных на их основе. Для всех вариантов схем исследованы режимы работы по первому и второму заданным разделениям. С целью снижения капитальных затрат и уменьшения занимаемых производственных площадей предложено использование колонн с перегородками, которые являются термодинамическими аналогами комплексов с частично связанными тепловыми и материальными потоками. Изучено распределение температур, потоков жидкости и пара по высоте колонн; на основе этого показано, что при переходе к комплексам с частично связанными тепловыми и материальными потоками только одна из колонн потребует конструктивных изменений. Выявлено, что использование сложных колонн обеспечивает снижение энергозатрат в кипятильниках на 3-60% относительно схем из простых колонн

The UA9 experimental layout

The UA9 experimental equipment was installed in the CERN-SPS in March '09 with the aim of investigating crystal assisted collimation in coasting mode. Its basic layout comprises silicon bent crystals acting as primary collimators mounted inside two vacuum vessels. A movable 60 cm long block of tungsten located downstream at about 90 degrees phase advance intercepts the deflected beam. Scintillators, Gas Electron Multiplier chambers and other beam loss monitors measure nuclear loss rates induced by the interaction of the beam halo in the crystal. Roman pots are installed in the path of the deflected particles and are equipped with a Medipix detector to reconstruct the transverse distribution of the impinging beam. Finally UA9 takes advantage of an LHC-collimator prototype installed close to the Roman pot to help in setting the beam conditions and to analyze the efficiency to deflect the beam. This paper describes in details the hardware installed to study the crystal collimation during 2010.Comment: 15pages, 11 figure, submitted to JINS

On electrostatic and Casimir force measurements between conducting surfaces in a sphere-plane configuration

We report on measurements of forces acting between two conducting surfaces in a spherical-plane configuration in the 35 nm-1 micrometer separation range. The measurements are obtained by performing electrostatic calibrations followed by a residual analysis after subtracting the electrostatic-dependent component. We find in all runs optimal fitting of the calibrations for exponents smaller than the one predicted by electrostatics for an ideal sphere-plane geometry. We also find that the external bias potential necessary to minimize the electrostatic contribution depends on the sphere-plane distance. In spite of these anomalies, by implementing a parametrixation-dependent subtraction of the electrostatic contribution we have found evidence for short-distance attractive forces of magnitude comparable to the expected Casimir-Lifshitz force. We finally discuss the relevance of our findings in the more general context of Casimir-Lifshitz force measurements, with particular regard to the critical issues of the electrical and geometrical characterization of the involved surfaces.Comment: 22 pages, 15 figure

Modelling and parametric study of the re-anchorage of ruptured tendons in bonded post-tensioned concrete

The contribution of ruptured tendons to the residual strength of bonded post-tensioned concrete structures is currently assessed based on pre-tensioned concrete bond models. However, this approach is inaccurate due to the inherent differences between pre-tensioned and post-tensioned concrete. In this paper, a non-linear 3D finite element model is developed for the re-anchoring of a ruptured tendon in post-tensioned concrete. The model is validated using full-field displacement measurement from 33 post-tensioned concrete prisms and previous experimental data on beams from the literature. The influence of different parameters was investigated, including tendon properties (i.e. diameter, roughness), duct properties (i.e. diameter, thickness, material), initial prestress, concrete strength, grout strength, grout voids, stirrups, and strands, on the tendon re-anchorage. The most influential parameters are found to be tendon and duct properties