The study of the extended Higgs boson sector within 2HDM model

Consideration of the latest experimental data on the searches for extended sector of Higgs bosons produced at the LHC at a center-of-mass energy of 13 TeV, allows for computer modeling of the properties of supersymmetric particles within 2HDM model. The experimental restrictions on model parameters accounted in FeynHiggs code that is implemented in SusHi program, gave us the possibility to calculate the cross sections and branching fractions for three mechanisms of production and decay of Higgs bosons: 1) pp$\rightarrow H\rightarrow\tau\tau$, 2) pp$\rightarrow A\rightarrow Zh\rightarrow llbb$, 3) pp$\rightarrow H\rightarrow hh\rightarrow bb\tau\tau$ at a center-of-mass energy of 14 TeV. The considered computer modelling make it possible to draw conclusions about the need to take into account the b-associated production process of Higgs bosons for fermionic decay channel at large values of tan$\beta$. Differential cross sections with respect to the Higgs transverse momentum $p_t$ and pseudorapidity $\eta$ are calculated and the peculiarities of the kinematics of the Higgs boson decay products are recognized.Comment: 18 pages, 14 figures, presented at XV Conference of High energy physics, Kharkov, 21-24 March, 201

Neutron resonances in planar waveguides

Results of experimental investigations of a neutron resonances width in planar waveguides using the time-of-flight reflectometer REMUR of the IBR-2 pulsed reactor are reported and comparison with theoretical calculations is presented. The intensity of the neutron microbeam emitted from the waveguide edge was registered as a function of the neutron wavelength and the incident beam angular divergence. The possible applications of this method for the investigations of layered nanostructures are discussed

Controlling stress state of a hoisting shaft frame in the context of specific freezing process

Purpose is to obtain regularities of a stress state of such multilayer system as neighbourhood rock mass – frozen soil – hoisting shaft frame in the process of numerical analysis to control a frame state with the selection of efficient parameters; thickness depending upon a specific frozen process specifically. Methods. Numerical analysis on the basis of a finite-element method has been implemented relying upon Pro Complex Structure CAD for Windows (SCAD) which made it possible to obtain stress state of a hoisting shaft frame and its interaction with ice-soil blocking as well as with neighbourhood rock mass soil. Findings. Hoisting shaft model has been developed. The model is based upon actual geometry and results of laboratory studies. Three blocking types (i.e. reinforced-concrete blocks, gray cast-iron tubbings, and modified gray cast-iron tubbings) and two soil types (i.e. sand and clayish soil at +8°С temperature) in terms of different freezing temperatures (i.e. (–2, –6 and –10°С) were analyzed numerically with the use of the SCAD. Results of the research have helped identify dependences concerning formation of a stress state of the multilayer neighbourhood rock mass – frozen soil – hoisting shaft frame system while varying properties of the listed types of a frame, neighbourhood rock mass, and ice-soil blocking. Regularities of the stressed state components deepening upon the frozen soil elasticity modulus, corresponding to its certain temperature, and elasticity modulus of a hoisting shaft frame have been obtained. The regularities connect changes in the stress of a hoisting shaft blocking in the context of specific freezing process. Originality. The obtained dependences of the stressed state of a hoisting shaft frame on the soil elasticity modulus and the material are composite spatial surfaces reflecting representatively the stressed state of such multilayer systems as neighbourhood rock mass – frozen soil – hoisting shaft frame. Practical implications. The regularities of the stressed state, determined for such multilayer systems as neighbourhood rock mass – frozen soil – hoisting shaft frame, make it possible to control stress components selecting rational geometry of a frame and its material or temperature cycle to freeze soils while applying the specific method.Мета. Отримання в ході чисельного аналізу закономірностей зміни напруженого стану багатошарової системи “ґрунт оточуючого масиву – заморожений ґрунт – оправа шахтного стовбуру” для управління напруженим станом оправи із підбором ефективних параметрів (наприклад, товщини) в залежності від параметрів спеціального способу заморожування. Методика. Застосовано чисельний аналіз на основі методу скінченних елементів, реалізований на базі професійного комплексу Structure CAD for Windows (SCAD), що дозволив отримати напружений стан оправи шахтного стовбуру із його взаємодією із льодоґрунтовим огородженням та ґрунтом оточуючого масиву. Результати. Створено модель шахтного стовбура, що побудована на основі реальних геометричних розмірів і результатів лабораторних досліджень. В ході чисельного аналізу із застосуванням SCAD досліджено три типи оправи (залізобетонні блоки, тюбінги з сірого чавуну та тюбінги з модифікованого сірого чавуну), два типи ґрунтів (пісок та суглинок при температурі +8°С) при різних температурах заморожування (–2, –6 і –10°С). Результати досліджень дозволили відшукати залежності формування напруженого стану багатошарової системи “ґрунт оточуючого масиву – заморожений ґрунт – оправа шахтного стовбуру” при варіації властивостей вказаних типів оправи, ґрунту оточуючого масиву та льодоґрунтового огородження. Отримано закономірності компонент напруженого стану від модуля пружності замороженого ґрунту, що відповідає певній його температурі, та модуля пружності оправи шахтного стовбуру. Дані закономірності пов’язують зміну напружень оправи шахтного стовбуру при спеціальному способі заморожування. Наукова новизна. Отримані залежності компонент напруженого стану оправи шахтного стовбуру від модулю пружності ґрунту та матеріалу є складними просторовими поверхнями, що репрезентативно відображають напружений стан багатошарової системи “ґрунт оточуючого масиву – заморожений ґрунт – оправа шахтного стовбуру”. Практична значимість. Закономірності напруженого стану, визначені для багатошарової системи “ґрунт оточуючого масиву – заморожений ґрунт – оправа шахтного стовбуру”, дозволяють управляти компонентами напружень, підбираючи раціональні геометричних параметри та матеріал оправи, або температуру циклу заморожування ґрунтів при застосуванні цього спеціального способу.Цель. Получение в ходе численного анализа закономерностей изменения напряженного состояния многослойной системы “ґрунт окружающего массива – замороженный грунт – оправа шахтного ствола” для управления напряженным состоянием оправы с подбором эффективных параметров (например, толщины) в зависимости от параметров специального способа замораживания. Методика. Применен численный анализ на основе метода конечных элементов, реализованный на базе про-профессионального комплекса Structure CAD for Windows (SCAD), позволивший получить напряженное состояние оправы шахтного ствола с его взаимодействием с льодоґрунтовым ограждением и грунтом окружающего массива. Результаты. Создана модель шахтного ствола, построенная на основе реальных геометрических размеров и результатов лабораторных исследований. В ходе численного анализа с применением SCAD исследованы три типа оправы (железобетонные блоки, тюбинги из серого чугуна и тюбинги из модифицированного серого чугуна), два типа грунтов (песок и суглинок при температуре +8°С) при различных температурах замораживания (–2, –6 и –10°С). Результаты исследований позволили отыскать зависимости формирования напряженного состояния многослойной системы “грунт окружающего массива – замороженный грунт – оправа шахтного ствола” при вариации свойств указанных типов оправы, грунта окружающей массива и льодоґрунтового ограждения. Получены закономерности компонент напряженного состояния от модуля упругости замороженного грунта, что соответствует определенной его температуре, и модуля упругости оправы шахтного ствола. Данные закономерности связывают изменение напряжений оправы шахтного ствола при специальном способе замораживания. Научная новизна. Полученные зависимости компонент напряженного состояния оправы шахтного ствола от модуля упругости грунта и материала являются сложными пространственными поверхностями, репрезентативно отражающие напряженное состояние многослойной системы “грунт окружающей массива – замороженный грунт – оправа шахтного ствола”. Практическая значимость. Закономерности напряженного состояния, определенные для многослойной системы “грунт окружающей массива – замороженный грунт – оправа шахтного ствола”, позволяют управлять компонентами напряжений, подбирая рациональные геометрические параметры и материал оправы, или температуру цикла замораживания грунтов при применении этого специального способа.The results of the study were obtained in the process of implementing the state-financed research Analytical regularities of a stress-strain state of frame of hoisting shafts while specific operation performing (official registration No. 0117U006810). The authors express thanks to S.M. Likhman, Chief Engineer of Kyivmetrobud PJSC, and M.V. Bilous, Candidate of Science and Director of a Ukrheodezmark being a subsidiary company of Kyivmetrobud PJSC for their counseling as for the specific method of soil freezing and selection of rational designs of a hoisting shaft

Overview of technologies for constructing the facilities at the Dniester pumped storage power station

Purpose. Perform an overview of the construction technologies and substantiate the effectiveness of the Ukrainian experience in building a pumped storage power station (PSPS) on the Dniester River in difficult engineering-geological conditions with the construction of large underground structures, including mine shafts and hydraulic engineering tunnels. Methods. In the work, the main technological methods have been studied and analysed of hydraulic engineering construction of complex large underground structures in the rocks with medium hardness according to M.M. Protodiakonov scale using a special method of a well lowering and a combined method of drilling and blasting operations during mine workings drivage, which is based on the slow and short-delay blasting. The anchors calculation, when driving the water sup-ply conduits, has been made from the condition of suspending the block of disturbed rock, the thickness of which was taken equal to the roof arch height according to M.M. Protodiakonov. The parameters of the sprayed plaster base concrete have also been calculated according to V.M. Mostkov theory. Findings. The analysis of the current state of research, theoretical positions and world practice of construction of PSPS has been made, which testifies the high potential of this type of energy facilities. The efficiency of the underground hydraulic engineering construction of the Dniester Station has been substantiated. The results are presented of a complex application of mining and construction methods, as well as processing equipment for the construction of horizontal and tailrace conduits, drainage adits and vertical mines for hydraulic units in difficult engineering and geological conditions. As a result of performed analytical studies, the combined method of constructing the anchor support of sprayed plaster base concrete, when driving the water supply conduits, which is the most rational for engineering and geological conditions of increased complexity, has been substantiated. Originality. The efficiency of the lowering well method in a thixotropic jacket when constructing in the soft soils has been determined under the conditions of building a PSPS on the Dniester River. The step-by-step combined method of constructing the anchor support of sprayed plaster base concrete, when driving the water supply conduits has been substantiated. Practical implications. The most rational ways of conducting a range of mining-construction works have been substantiated and implemented, allowing to construct a complex pumped storage facility with a capacity of over 2.0 million kilowatts, ensuring a significant increase in the power supply capacity of the West Ukraine region.Мета. Виконати огляд технологій спорудження й виявити ефективність українського досвіду будівництва гідроакумулюючої електростанції на р. Дністер у складних інженерно-геологічних умовах зі зведенням великих підземних об’єктів, включаючи шахтні стовбури та гідротехнічні тунелі. Методика. В роботі розглянуті та проаналізовані основні технологічні способи гідротехнічного будівництва складних великих підземних споруд у скальних породах середньої міцності за шкалою М.М. Протод’яконова із застосуванням спеціального способу опускного колодязя й комбінованого способу ведення буропідривних робіт при проходці гірничих виробок на основі уповільненого і короткоуповільненого підривання. Розрахунок анкерів при проходці водоводів виконувався з умови підвішування блоку порушеної породи, товщина якого приймалася рівною висоті склепіння обвалення за М.М. Протод’яконовим. Розрахунок параметрів набризгбетону проводився також за теорією В.М. Мосткова. Результати. Виконано аналіз сучасного стану досліджень, теоретичних положень і світової практики будівництва гідроакумулюючих станцій, що свідчить про високий потенціал даного виду енергетичних об’єктів. Обґрунтовано ефективність підземного гідротехнічного будівництва Дністровської станції. Представлені результати застосування комплексу гірничопрохідницьких і будівельних методів та технологічного обладнання для спорудження горизонтальних і відвідних водоводів, дренажних штолень та вертикальних шахт для гідроагрегатів у складних інженерно-геологічних умовах. В результаті виконаних аналітичних досліджень обґрунтова- ний комбінований метод створення анкерного набризгбетонного кріплення при проходці водоводів, що є най- більш раціональним для інженерно-геологічних умов підвищеної складності. Наукова новизна. Для умов будівництва гідроакумулюючої електростанції на р. Дністер визначено ефективність методу опускного колодязя в тиксотропної сорочці при будівництві в слабких ґрунтах. Обґрунтовано поетапний комбінований метод створення анкерного й набризгбетонного кріплення при проходці водоводів. Практична значимість. Обґрунтовано й впроваджено найбільш раціональні способи ведення комплексу гірничобудівельних робіт, що дозволяють здійснювати будівництво складного гідроакумулюючого об’єкта потужністю понад 2.0 млнкіловат, що забезпечує суттєве підвищення енергоозброєності західного регіону України.Цель. Выполнить обзор технологий сооружения и выявить эффективность украинского опыта строительства гидроаккумулирующей электростанции на р. Днестр в сложных инженерно-геологических условиях с воз- ведением крупных подземных объектов, включая шахтные стволы и гидротехнические тоннели. Методика. В работе рассмотрены и проанализированы основные технологические способы гидротехнического строительства сложных крупных подземных сооружений в скальных породах средней крепости по шкале М.М. Протодьяконова с применением специального способа опускного колодца и комбинированного способа ведения буровзрывных работ при проходке горных выработок на основе замедленного и короткозамедленного взрывания. Расчет анкеров при проходке водоводов выполнялся из условия подвешивания блока нарушенной породы, толщина которого принималась равной высоте свода обрушения по М.М. Протодьяконову. Расчет параметров набрызгбетона производился также по теории В.М. Мосткова. Результаты. Выполнен анализ современного состояния исследований, теоретических положений и мировой практики строительства гидроаккумулирующих станций, свидетельствующий о высоком потенциале данного вида энергетических объектов. Обоснована эффективность подземного гидротехнического строительства Днестровской станции. Представлены результаты применения комплекса горнопроходческих и строительных методов и технологического оборудования для сооружения горизонтальных и отводящих водоводов, дренажных штолен и вертикальных шахт для гидроагрегатов в сложных инженерно-геологических условиях. В результате выполненных аналитических исследований обоснован комбинированный метод создания анкерной набрызгбетонной крепи при проходке водоводов, являющийся наиболее рациональным для инженерно-геологических условий повышенной сложности. Научная новизна. Для условий строительства гидроаккумулирующей электростанции на р. Днестр определена эффективность метода опускного колодца в тиксотропной рубашке при строительстве в слабых грунтах. Обоснован поэтапный комбинированный метод создания анкерной и набрызгбетонной крепей при проходке водоводов. Практическая значимость. Обоснованы и внедрены наиболее рациональные способы ведения комплекса горностроительных работ, позволяющие осуществлять строительство сложного гидроаккумулирующего объекта мощностью более 2.0 млн киловатт и обеспечивающего существенное повышение энерговооруженности западного региона Украины.The authors express their gratitude to Viacheslav Korytskyi, Deputy Chief Engineer of the Tunnel Construction Department No.7, PJSC “Kyivmetrobud”, for advisory support and provided drawings

Numerical calculation of the combinatorial entropy of partially ordered ice

Using a one-parameter case as an example, we demonstrate that multicanonical simulations allow for accurate estimates of the residual combinatorial entropy of partially ordered ice. For the considered case corrections to an (approximate) analytical formula are found to be small, never exceeding 0.5%. The method allows one as well to calculate combinatorial entropies for many other systems.Comment: Extended version: 7 pages, 10 figures (v1 is letter-type version

Entropy-based measure of structural order in water

We analyze the nature of the structural order established in liquid TIP4P water in the framework provided by the multi-particle correlation expansion of the statistical entropy. Different regimes are mapped onto the phase diagram of the model upon resolving the pair entropy into its translational and orientational components. These parameters are used to quantify the relative amounts of positional and angular order in a given thermodynamic state, thus allowing a structurally unbiased definition of low-density and high-density water. As a result, the structurally anomalous region within which both types of order are simultaneously disrupted by an increase of pressure at constant temperature is clearly identified through extensive molecular-dynamics simulations.Comment: 5 pages, 2 figures, to appear in Phys. Rev. E (Rapid Communication