Investigation of ββ\beta\beta decay in 150^{150}Nd and 148^{148}Nd to the excited states of daughter nuclei

Double beta decay of $^{150}$Nd and $^{148}$Nd to the excited states of daughter nuclei have been studied using a 400 cm$^3$ low-background HPGe detector and an external source consisting of 3046 g of natural Nd$_2$O$_3$ powder. The half-life for the two-neutrino double beta decay of $^{150}$Nd to the excited 0$^+_1$ state in $^{150}$Sm is measured to be $T_{1/2}=[1.33^{+0.36}_{-0.23}(stat)^{+0.27}_{-0.13}(syst)]\cdot 10^{20}$ y. For other $(0\nu + 2\nu)$ transitions to the 2$^+_1$, 2$^+_2$, 2$^+_3$, and 0$^+_2$ levels in $^{150}$Sm, limits are obtained at the level of $\sim (2-8)\cdot 10^{20}$ y. In the case of $^{148}$Nd only limits for the $(0\nu + 2\nu)$ transitions to the 2$^+_1$, 0$^+_1$, and 2$^+_2$ excited states in $^{148}$Sm were obtained and are at the level of \sim (4-8)\cdot 10^{20}$ y.Comment: 13 pages, 6 figure

Search for β+\beta^+EC and ECEC processes in 112^{112}Sn and β−β−\beta^-\beta^- decay of 124^{124}Sn to the excited states of 124^{124}Te

Limits on $\beta^+$EC and ECEC processes in $^{112}$Sn and on $\beta^-\beta^-$ decay of $^{124}$Sn to the excited states of $^{124}$Te have been obtained using a 380 cm$^3$ HPGe detector and an external source consisting of natural tin. A limit with 90% C.L. on the $^{112}$Sn half-life of $0.92\times 10^{20}$ y for the ECEC(0$\nu$) transition to the $0^+_3$ excited state in $^{112}$Cd (1871.0 keV) has been established. This transition is discussed in the context of a possible enhancement of the decay rate by several orders of magnitude given that the ECEC$(0\nu)$ process is nearly degenerate with an excited state in the daughter nuclide. Prospects for investigating such a process in future experiments are discussed. The $\beta^-\beta^-$ decay limits for $^{124}$Sn to the excited states of $^{124}$Te were obtained on the level of $(0.8-1.2)\times 10^{21}$ y at the 90% C.L.Comment: 17 pages, 5 figure

Search for β+\beta^+EC and ECEC processes in 112^{112}Sn

Limits on $\beta^+$EC (here EC denotes electron capture) and ECEC processes in $^{112}$Sn have been obtained using a 380 cm$^3$ HPGe detector and an external source consisting of 53.355 g enriched tin (94.32% of $^{112}$Sn). A limit with 90% C.L. on the $^{112}$Sn half-life of $4.7\times 10^{20}$ y for the ECEC(0$\nu$) transition to the $0^+_3$ excited state in $^{112}$Cd (1871.0 keV) has been established. This transition is discussed in the context of a possible enhancement of the decay rate by several orders of magnitude given that the ECEC$(0\nu)$ process is nearly degenerate with an excited state in the daughter nuclide. Prospects for investigating such a process in future experiments are discussed. The limits on other $\beta^+$EC and ECEC processes in $^{112}$Sn were obtained on the level of $(0.6-8.7)\times 10^{20}$ y at the 90% C.L.Comment: 14 pages, 4 figure

Development of a research methodology and analysis of the stress state of a parting under the joint and downward mining of coal seams

Purpose. The investigation of the stress-strain state (SSS) of a parting under the joint and downward mining of coal seams. Methods. The studies have been carried out on the basis of a computational experiment by means of the finite elements method, mining observations of rock pressure manifestations and their comparative analysis. Findings. A research methodology has been developed of the parting rocks state under the joint and downward mining of coal seams. Originality. The patterns of the stress-strain state change of the parting rocks have been determined in the process of joint mining of two coal seams by the descending order. Practical implications. The conducted researches will make possible to improve stability of mine workings and their repeated use.Мета. Дослідження напружено-деформованого стану міжпластя при сумісному та нисхідному відпрацюванні вугільних пластів. Методика. Дослідження виконані на основі обчислювального експерименту методом скінченних елементів, шахтних спостережень за проявами гірського тиску та їх порівняльного аналізу. Результати. Розроблено методику дослідження стану порід міжпластя при сумісному і нисхідному відпрацюванні вугільних пластів. Наукова новизна. Визначено закономірності зміни напружено-деформованого стану порід міжпластя у процесі спільного відпрацювання двох вугільних пластів у нисхідному порядку. Практична значимість. Проведені дослідження дозволять підвищити стійкість виробок і забезпечити можливість їх повторного використання.Цель. Исследование напряженно-деформированного состояния междупластья при совместной и нисходящей отработке угольных пластов. Методика. Исследования выполнены на основе вычислительного эксперимента методом конечных элементов, шахтных наблюдений за проявлениями горного давления и их сравнительного анализа. Результаты. Разработана методика исследования состояния пород междупластья при совместной и нисходящей отработке угольных пластов. Научная новизна. Определены закономерности изменения напряженно-деформированного состояния пород междупластья в процессе совместной отработки двух угольных пластов в нисходящем порядке. Практическая значимость. Проведенные исследования позволят повысить устойчивость выработок и обеспечить возможность их повторного использования.The authors of the article express particular gratitude to Serhii Voronin, General Director of PJSC “DTEK Pavlohradvuhillia” for the assistance in its preparation

Superfluid Inhomogeneity and Microwave Absorption in Model High-T_c Superconductors

We investigate the microwave absorption arising from inhomogeneity in the superfluid density of a model high-T_c superconductor. Such inhomogeneities may arise from a wide variety of sources, including quenched random disorder and static charge density waves such as stripes. We show that both mechanisms will inevitably produce additional absorption at finite frequencies. We present simple model calculations for this extra absorption, and discuss applications to other transport properties in high-T_c materials. Finally, we discuss the connection of these predictions to recent measurements by Corson et al. of absorption by the high-temperature superconductor BSCCO in the THz frequency regime.Comment: Presented at ETOPIM-6; latex file requires espcrc2.st

Negative Magnetoresistance Produced by Hall Fluctuations in a Ferromagnetic Domain Structure

We present a model for a negative magnetoresistance (MR) that would develop in a material with many ferromagnetic domains even if the individual domains have no magnetoresistance and even if there is no boundary resistance. The negative MR is due to a classical current-distortion effect arising from spatial variations in the Hall conductivity, combined with a change in domain structure due to an applied magnetic field. The negative MR can exceed 1000% if the product of the carrier relaxation time and the internal magnetic field due to spontaneous magnetization is sufficiently large.Comment: 3 pages, submitted to Appl. Phys. Let

Search for β+\beta^+EC and ECEC processes in 74^{74}Se

For the first time, limits on double-beta processes in $^{74}$Se have been obtained using a 400 cm$^3$ HPGe detector and an external source consisting of natural selenium powder. At a confidence level of 90%, they are $1.9\times 10^{18}$ y for the $\beta^+$EC$(0\nu + 2\nu)$ transition to the ground state, $7.7\times 10^{18}$ y for the ECEC($2\nu$) transition to the $2^+_1$ excited state in $^{74}$Ge (595.8 keV), $1.1\times 10^{19}$ y for the ECEC($0\nu$) transition to the $2^+_1$ excited state in $^{74}$Ge (595.8 keV) and $5.5\times 10^{18}$ y for the ECEC($2\nu$) and ECEC($0\nu$) transitions to the $2^+_2$ excited state in $^{74}$Ge (1204.2 keV). The last transition is discussed in association with a possible enhancement of the decay rate, in this case by several orders of magnitude, because the ECEC$(0\nu)$ process is nearly degenerate with an excited state in the daughter nuclide. Prospects for investigating such processes in future experiments are discussed.Comment: 13 pages, 2 figures; presented at the 2-nd Symposium on "Neutrino and Dark Matter in Nuclear Physics" (Paris, September 3-9, 2006); v3: minor change

New limits on the β+\beta^{+}EC and ECEC processes in 120^{120}Te

New limits on the double beta processes for $^{120}$Te have been obtained using a 400 cm$^3$ HPGe detector and a source consisting of natural Te0$_2$ powder. At a confidence level of 90% the limits are $0.19\times 10^{18}$ y for the $\beta^+$EC$(0\nu + 2\nu)$ transition to the ground state, $0.75\times 10^{18}$ y for the ECEC$(0\nu + 2\nu)$ transition to the first 2$^+$ excited state of $^{120}$Sn (1171.26 keV) and $(0.19-0.6)\times 10^{18}$ y for different ECEC($0\nu$) captures to the ground state of $^{120}$Sn.Comment: 9 pages, 4 figures; v2: minor change

The influence of rigidity of the collapsed roof rocks in the mined-out space on the state of the preparatory mine workings

Purpose. The substantiation of accounting the deformation-strength characteristics of the collapsed rocks and the rocks consolidating near the reusable preparatory mine working of the mined-out space to optimize the loading parameters of its fastening and security systems. Improving the research adequacy and recommendations reliability. Methods. By means of computational experiments based on the finite-element method, the influence has been studied of rigidity of the collapsed rocks and consolidating rocks in the mined-out space on the level of intensity of the load-bearing elements of the fastening and security systems of mine working. The analysis has been performed of the stress-strain state of the geomechanical system load-bearing elements, as well as comparative mine research. Findings. The research results and analysis are represented of the stress-strain state of the fastening and security systems elements in the preparatory mine workings with different degree of rigidity of the collapsed and consolidated rocks of the mined-out space. The patterns of the rigidity influence of the collapsed roof rocks on the stable state of preparatory mine workings have been assessed. Originality. A different-valued relation has been established between the deformation-strength characteristics of the collapsed rocks in the mined-out space and the elements of fastening and security systems of mine working, which should be considered when optimizing the modes of their operation. It has been revealed that the increased loading on the combined roof-bolting system elements protects the frame support from the increased rock pressure, which contributes to reducing the section losses of mine working. Practical implications. The research performed is the basis for the parameters optimization when maintaining the preparatory mine workings for their repeated use and also for the rational parameters search of the combined roof-bolting system in order to develop a method for choosing its parameters depending on mining and geological conditions.Мета. Обґрунтування урахування деформаційно-силової характеристики обвалених і ущільнюючих порід виробленого простору поблизу підготовчої виробки, що повторно використовується, для оптимізації параметрів навантаження її кріпильної й охоронної систем. Підвищення адекватності досліджень та достовірності рекомендацій. Методика. Обчислювальними експериментами на основі методу скінченних елементів досліджувався вплив жорсткості обвалених і ущільнюючих порід виробленого простору на рівень напруженості вантажонесучих елементів кріпильної й охоронної систем виробки. Проведено аналіз напружено-деформованого стану вантажонесучих елементів геомеханічної системи та порівняльні шахтні дослідження. Результати. Наведено результати досліджень та аналіз напружено-деформованого стану елементів кріпильної й охоронної систем підготовчих виробок при різному ступені жорсткості обвалених і ущільнених порід виробленого простору. Оцінено закономірності впливу жорсткості обвалених порід покрівлі на стійкий стан підготовчих виробок. Наукова новизна. Встановлено різновеликий зв’язок деформаційно-силових характеристик обвалених порід у виробленому просторі з елементами кріпильної й охоронної систем виробки, який необхідно враховувати при оптимізації режимів їх роботи. Виявлено, що підвищена завантаженість елементів комбінованої анкерної системи захищає рамне кріплення від підвищеного гірського тиску, що сприяє зниженню втрат перерізу виробки. Практична значимість. Виконані дослідження є базою для оптимізації параметрів підтримання підготовчих виробок при їх повторному використанні, а також є основою для пошуку раціональних параметрів комбінованої анкерної системи з метою розробки методики вибору її параметрів залежно від гірничо-геологічних умов.Цель. Обоснование учета деформационно-силовой характеристики обрушенных и уплотняющихся вблизи повторно используемой подготовительной выработки пород выработанного пространства для оптимизации параметров нагружения ее крепежной и охранной систем. Повышение адекватности исследований и достоверности рекомендаций. Методика. Вычислительными экспериментами на основе метода конечных элементов исследовалось влияние жесткости обрушенных и уплотняющихся пород выработанного пространства на уровень напряженности грузонесущих элементов крепежной и охранной систем выработки. Проведен анализ напряженно-деформированного состояния грузонесущих элементов геомеханической системы и сравнительные шахтные исследования. Результаты. Приведены результаты исследований и анализ напряженно-деформированного состояния элементов крепежной и охранной систем подготовительных выработок при разной степени жесткости обрушенных и уплотненных пород выработанного пространства. Оценены закономерности влияния жесткости обрушенных пород кровли на устойчивое состояние подготовительных выработок. Научная новизна. Установлена разновеликая связь деформационно-силовых характеристик обрушенных пород в выработанном пространстве с элементами крепежной и охранной систем выработки, что необходимо учитывать при оптимизации режимов их работы. Выявлено, что повышенная загруженность элементов комбинированной анкерной системы защищает рамную крепь от повышенного горного давления, что способствует снижению потерь сечения выработки. Практическая значимость. Выполненные исследования являются базой для оптимизации параметров поддержания подготовительных выработок при их повторном использовании, а также являются основой для поиска рациональных параметров комбинированной анкерной системы с целью разработки методики выбора ее параметров в зависимости от горно-геологических условий.The authors express their gratitude to the management of DTEK Coal Unit for their assistance in organizing the experimental research