Vortex lattice stability and phase coherence in three-dimensional rapidly rotating Bose condensates

We establish the general equations of motion for the modes of a vortex lattice in a rapidly rotating Bose-Einstein condensate in three dimensions, taking into account the elastic energy of the lattice and the vortex line bending energy. As in two dimensions, the vortex lattice supports Tkachenko and gapped sound modes. In contrast, in three dimensions the Tkachenko mode frequency at long wavelengths becomes linear in the wavevector for any propagation direction out of the transverse plane. We compute the correlation functions of the vortex displacements and the superfluid order parameter for a homogeneous Bose gas of bounded extent in the axial direction. At zero temperature the vortex displacement correlations are convergent at large separation, but at finite temperatures, they grow with separation. The growth of the vortex displacements should lead to observable melting of vortex lattices at higher temperatures and somewhat lower particle number and faster rotation than in current experiments. At zero temperature a system of large extent in the axial direction maintains long range order-parameter correlations for large separation, but at finite temperatures the correlations decay with separation.Comment: 10 pages, 2 figures, Changes include the addition of the particle density - vortex density coupling and the correct value of the shear modulu

Vortex Lattice Inhomogeneity in Spatially Inhomogeneous Superfluids

A trapped degenerate Bose gas exhibits superfluidity with spatially nonuniform superfluid density. We show that the vortex distribution in such a highly inhomogeneous rotating superfluid is nevertheless nearly uniform. The inhomogeneity in vortex density, which diminishes in the rapid-rotation limit, is driven by the discrete way vortices impart angular momentum to the superfluid. This effect favors highest vortex density in regions where the superfluid density is most uniform (e.g., the center of a harmonically trapped gas). A striking consequence of this is that the boson velocity deviates from a rigid-body form exhibiting a radial-shear flow past the vortex lattice.Comment: 5 RevTeX pgs,2 figures, published versio

Обґрунтування параметрів зберігання напою кисломолочного дитячого харчування "Біолакт"

Changes in the quality indicators of sour-milk infant drink «Biolakt» characterized by high probiotic and immunomodulatory properties and low allergic effect that were made according to the improved technology and stored in sealed-off containers at temperature (4±2) ºС during 28 days have been studied: organoleptic properties of taste and odour, consistency and appearance; physical and chemical properties – titrated acidity, ºТ; active acidity, pH units; moisture retention property, %; microbiological properties – number of living cells of mixed cultures B. bifidum 1 + B. longum Ya3 + B. infantis 512, CFU/cm³; the most probable number of living cells of monocultures L. acidophilus La-5, CFU/cm³; presence of coli form bacteria in 0.3 cm³; presence of Salmonella in 50 cm3; biochemical properties – antioxidant activity, activity units; and maximum possible content of malondialdehyde at complete oxidation of the product ingredients, mg/100 g. It is proved that under indicated conditions in the course of 24 days the studied samples of target products possess high organoleptic and standardized for sour-milk infant drinks physical, chemical, biochemical and microbiological indicators and are, also, characterized by high content of probiotics: (0.43 – 8.60)∙109 and (0.25 – 1.10)∙109 CFU/cm3 of living cells of bifidus bacteria and lactobacilli, accordingly. It has been established that the limit storage period of sour-milk infant drink «Biolakt» produced according to the improved technology and stored at temperature (4±2) ºС should not exceed 12 days with due account of the safety margin for sour-milk infant drinks (provided they are kept in sealed-off containers). It has been proved that the target product formulas should include lactulose, polyunsaturated fatty acids omega-3 FT EU of «Fortitech» company (Denmark), vitamin complex FT 041081EU of «Fortitech» company (Denmark) and/or complex of mineral substances FT 042836EU of «Fortitech» company (Denmark).Досліджено зміну показників якості напоїв кисломолочних дитячого харчування «Біолакт» з підвищеними пробіотичними й імуномодулюючими властивостями та зниженим алергенним ефектом, вироблених за удосконаленою технологією, при зберіганні у герметичній тарі за температури (4±2) ºС протягом 28 діб: органолептичних – смаку та запаху, кольору, консистенції та зовнішнього вигляду; фізико-хімічних – титрованої кислотності, ºТ; активної кислотності, од. рН; вологоутримуючої здатності, %; мікробіологічних – кількості життєздатних клітин змішаних культур B. bifidum 1 + B. longum Я3 + B. infantis 512, КУО/см³; найбільш вірогідне число життєздатних клітин монокультур L. acidophilus La-5, КУО/см3; наявності бактерій групи кишкових паличок у 0,3 см³; наявності Salmonella у 50 см³; біохімічних – антиоксидантної активності, од. акт.; максимально можливого вмісту малонового діальдегіду при повному окисненні інгредієнтів продукту, мг/100 г. Показано, що при зазначених умовах протягом 24 діб досліджені зразки цільових продуктів мають високі органолептичні, нормовані для кисломолочних напоїв дитячого харчування фізико-хімічні, біохімічні та мікробіологічні, показники, а також характеризуються високим вмістом пробіотиків: (0,43 – 8,60)∙109 та (0,25 –1,10)∙109 КУО/см3 життєздатних клітин біфідобактерій та лактобацил, відповідно. Встановлено, що граничний термін зберігання напоїв кисломолочних дитячого харчування «Біолакт», вироблених за удосконаленою технологією, за температури (4±2) °С не повинен перевищувати 12 діб із врахуванням коефіцієнту запасу для кисломолочних продуктів дитячого харчування (за умови зберігання у герметичній тарі). Доведено, що рецептури цільових продуктів повинні включати лактулозу, поліненасичені жирні кислоти омега-3 FT EU фірми «Fortitech» (Данія), комплекс вітамінів FT 041081EU фірми «Fortitech» (Данія) та/або комплекс мінеральних речовин FT 042836EU фірми «Fortitech» (Данія)

Моделювання рецептур сироватково-полуничних напоїв профілактичного призначення

Expediency of the development of formulae and innovative technologies for production of prophylactic application drinks possessing antioxidant, probiotic and hepatoprotective properties with the use of the secondary dairy product – whey, as well as the domestic vegetable raw materials having a high content of bioactive substances has been substantiated. Formulation composition of the prophylactic drinks based on cheese whey, extract of Tagetes patula flowers and the berry filler “Strawberry” with the use of the response surface method has been developed. Bioactivity of the drinks and the complex quality indicator which accounts for the total influence of the bioactivity, organoleptic assessment and weight coefficients of the specified unit indicators were taken as the optimization criteria; as the independent factors that were varied in the course of the experiment, the mass fractions of the marigold flowers extract and the strawberries filler were selected. It is recommended that the mass fractions of the berry filler “Strawberry” and the extract of Tagetes patula flowers in the prophylactic drinks are set as 7 and 20 % of the finished product, accordingly. The practical mass fraction of the citric acid of 0.2 % was determined as it ensures high organoleptic characteristics of the finished drinks. Recommendations are given concerning development of innovative technologies of unfermented and fermented strawberry whey drinks of prophylactic application enriched with the extract of Tagetes patula flowers.Обґрунтовано доцільність розроблення рецептур та інноваційних технологій напоїв профілактичного призначення з антиоксидантними, пробіотичними та гепатопротекторними властивостями з використанням вторинної молочної сировини – сироватки, а також вітчизняної сировини рослинного походження з високим вмістом біологічно активних речовин. Розроблено рецептурний склад напоїв профілактичного призначення на основі сирної сироватки, екстракту квітів Tagetes patula і ягідного наповнювача «Полуниця» з використанням методології поверхні відгуку. У якості критеріїв оптимізації обрано біологічну активність напоїв і комплексний показник якості, який враховує сукупний вплив біологічної активності, органолептичної оцінки і коефіцієнтів вагомості зазначених одиничних показників; незалежними факторами, які варіювалися, в експерименті – масові частки екстракту квітів чорнобривців і полуничного наповнювача. Рекомендовано масову частку ягідного наповнювача «Полуниця» та екстракту квітів Tagetes patula в напоях профілактичного призначення встановити 7 і 20 % від маси готового продукту відповідно. Визначено раціональну масову частку лимонної кислоти – 0,2 %, яка забезпечує високі органолептичні характеристики готових напоїв. Наведено рекомендації з розробки інноваційних технологій неферментованих і ферментованих сироватково-полуничних напоїв профілактичного призначення, збагачених екстрактом квітів Tagetes patula

A Generalized Theory of DNA Looping and Cyclization

We have developed a generalized semi-analytic approach for efficiently computing cyclization and looping $J$ factors of DNA under arbitrary binding constraints. Many biological systems involving DNA-protein interactions impose precise boundary conditions on DNA, which necessitates a treatment beyond the Shimada-Yamakawa model for ring cyclization. Our model allows for DNA to be treated as a heteropolymer with sequence-dependent intrinsic curvature and stiffness. In this framework, we independently compute enthlapic and entropic contributions to the $J$ factor and show that even at small length scales $(\sim \ell_{p})$ entropic effects are significant. We propose a simple analytic formula to describe our numerical results for a homogenous DNA in planar loops, which can be used to predict experimental cyclization and loop formation rates as a function of loop size and binding geometry. We also introduce an effective torsional persistence length that describes the coupling between twist and bending of DNA when looped.Comment: 6 pages, 4 figures, submitted to EP

Giant Vortex Lattice Deformations in Rapidly Rotating Bose-Einstein Condensates

We have performed numerical simulations of giant vortex structures in rapidly rotating Bose-Einstein condensates within the Gross-Pitaevskii formalism. We reproduce the qualitative features, such as oscillation of the giant vortex core area, formation of toroidal density hole, and the precession of giant vortices, observed in the recent experiment [Engels \emph{et.al.}, Phys. Rev. Lett. {\bf 90}, 170405 (2003)]. We provide a mechanism which quantitatively explains the observed core oscillation phenomenon. We demonstrate the clear distinction between the mechanism of atom removal and a repulsive pinning potential in creating giant vortices. In addition, we have been able to simulate the transverse Tkachenko vortex lattice vibrations.Comment: 5 pages, 6 figures; revised description of core oscillation, new subfigur

Vortices in Spatially Inhomogeneous Superfluids

We study vortices in a radially inhomogeneous superfluid, as realized by a trapped degenerate Bose gas in a uniaxially symmetric potential. We show that, in contrast to a homogeneous superfluid, an off-axis vortex corresponds to an anisotropic superflow whose profile strongly depends on the distance to the trap axis. One consequence of this superflow anisotropy is vortex precession about the trap axis in the absence of an imposed rotation. In the complementary regime of a finite prescribed rotation, we compute the minimum-energy vortex density, showing that in the rapid-rotation limit it is extremely uniform, despite a strongly inhomogeneous (nearly) Thomas-Fermi condensate density $\rho_s(r)$. The weak radially-dependent contribution ($\propto \nabla^2\ln\rho_s(r)$) to the vortex distribution, that vanishes with the number of vortices $N_v$ as $\frac{1}{N_v}$, arises from the interplay between vortex quantum discretness (namely their inability to faithfully support the imposed rigid-body rotation) and the inhomogeneous superfluid density. This leads to an enhancement of the vortex density at the center of a typical concave trap, a prediction that is in quantitative agreement with recent experiments (cond-mat/0405240). One striking consequence of the inhomogeneous vortex distribution is an azimuthally-directed, radially-shearing superflow.Comment: 22 RevTeX pages, 20 figures, Submitted to PR

Особливості комерціалізації результатів біотехнологічної промисловості

Метою статті є визначення галузевих особливостей комерціалізації науково-технічних та інженерних розробок в галузі біотехнології. Відповідно до поставленої мети основними завданнями є: з’ясувати ознаки біотехнологічних виробництв та визначити їх вплив на комерціалізацію науково-технічних розробок в галузі біотехнології; проаналізувати існуючі форми комерціалізації інноваційних розробок та з’ясувати можливість їх застосування у біотехнології; окреслити особливості та пов’язані з ними проблеми комерціалізації науково-технічних та інженерних розробок в галузі біотехнології. Стаття визначає поняття комерціалізації, розглядає процес комерціалізації науково-технічних та інноваційних розробок. Доводить актуальність і необхідність комерціалізації інноваційних розробок як відповідь на зростаючі потреби споживачів та розвитку ринку в цілому. Робота вказує на міждисциплінарність біотехнології як науки та її поширення у різні сфери життя суспільства, через «кольорову» класифікацію. Визначено особливості комерціалізації в сфері біотехнологічної промисловості. Автор визначає головні характеристики біотехнологій: складність структури біотехнологічних продуктів, складність виробництв, недосконалість методів контролю якості, відсутність клінічної історії у препаратів, вказує на їхній вплив на комерціалізацію розробок в галузі. У статті вказується, що особливості галузі можна умовно поділити на ті, що мають безпосередній та опосередкований вплив на комерціалізацію. В дослідженні представлені існуючі форми комерціалізації науково-технічних розробок, а саме: використання у власному виробництві, лізинг, інжиніринг, франчайзинг, промислова кооперація, ліцензійні угоди, а також розглядаються можливості застосування їх у сфері біотехнології. Не всі форми комерціалізації можливо застосовувати в даній галузі, особливо це стосується такої форми як франчайзинг. Наукова новизна даного дослідження полягає в обґрунтуванні впливу характерних ознак галузі на процеси комерціалізації в біотехнології, вибору форм комерціалізації, визначенні та систематизації проблем, вирішення яких дозволить спростити процеси комерціалізації біотехнологічних розробок.The purpose of the study is to determine the specific features of the commercialization of scientific and engineering developments in the field of biotechnology. According to the goal, the main tasks are: to find out specific features of biotechnology production and determine their impact on the commercialization of scientific and technological developments in the field of biotechnology; to analyse existing forms of commercialization of innovative developments and to find out the possibility of their application in biotechnology; to outline the features and related problems of commercialization of scientific and engineering developments in the biotechnology industry. The article defines commercialization, consider on commercialization of scientific and technical innovative developments. It demonstrates urgency and necessity of innovative developments commercialization as an answer to the growing needs of consumers and market evolution. The study argues the interdisciplinary of biotechnology and its distribution in various spheres of life through colour classification. It determines the features of commercialization in biotechnology. The author describes the main characteristics of biotechnologies: complexity of the structure of biotechnological products, the complexity of production, the imperfection of quality control methods, and the lack of clinical history of drugs. She insists on their great influence on the commercialization of developments of the industry. The article shows that all the characteristics of biotechnologies can be divided into those that have a direct and indirect impact on their commercialization. It enumerates the forms of commercialization of scientific and technical developments: use in their own production, leasing, engineering, franchising, industrial cooperation, license agreements and consider on the possibility of their application in biotechnology. Not all forms of commercialization can be applied in the industry and franchising definitely can’t. The scientific novelty of this study is to substantiate the influence of the characteristic features of the industry on the processes of commercialization in biotechnology, the choice of forms of commercialization, the definition and systematization of problems, the solution of which will simplify the processes of commercialization of biotechnological developments

Tkachenko oscillations and the compressibility of a rotating Bose gas

The elastic oscillations of the vortex lattice of a cold Bose gas (Tkachenko modes) are shown to play a crucial role in the saturation of the compressibility sum rule, as a consequence of the hybridization with the longitudinal degrees of freedom. The presence of the vortex lattice is responsible for a $q^2$ behavior of the static structure factor at small wavevectors $q$, which implies the absence of long range order in 2D configurations at zero temperature. Sum rules are used to calculate the Tkachenko frequency in the presence of harmonic trapping. Results are derived in the Thomas-Fermi regime and compared with experiments as well as with previous theoretical estimates.Comment: 4 pages, 2 figure