Выпуск 6, 2025
Программная реализация методов построения орбит в ограниченной задаче трех тел
Программная реализация методов построения орбит в ограниченной задаче трех тел
Т. А. Сячина, А. Г. Рудницкий
В настоящей работе приводится описание программной реализации методов точного расчета орбитальных параметров для околоземного пространства, а также для окрестностей точек Лагранжа. Программа основана на современных математических моделях и алгоритмах, обеспечивающих высокую точность и эффективность вычислений. Учитываются различные возмущающие факторы и реализована возможность моделировать движение космических аппаратов в сложных гравитационных условиях. Проводится сравнение результатов работы программы с известным программным решением для баллистико-навигационных расчетов.
Показать АннотациюУстановка для измерения яркости фона неба в инфракрасном диапазоне в Кавказской Горной Обсерватории ГАИШ МГУ
Установка для измерения яркости фона неба в инфракрасном диапазоне в Кавказской Горной Обсерватории ГАИШ МГУ
И. А. Комарова$^1$, А. М. Татарников$^2$, С. Г. Желтоухов$^3$
Представлено описание установки, изготовленной в ГАИШ МГУ на базе коммерческого инфракрасного светочувствительного модуля для исследования распределения яркости фона неба в ИК диапазоне. Описана процедура наблюдений с установкой и алгоритм учета вклада инструментального фона в общий сигнал. Приведены результаты измерений яркости фона неба в Кавказской горной обсерватории на длине волны 3.7~мкм и 4.7~мкм, выполненные в декабре 2024~г. Получена оценка поверхностной яркости неба в зените, соответствующая звезде $7.3^{\rm m}$ на 1 квадратной угловой секунде неба.
Показать АннотациюАнализ гистерезисного поведения зон захвата в зеемановском кольцевом лазере
Анализ гистерезисного поведения зон захвата в зеемановском кольцевом лазере
Е. Г. Ларионцев, И. И. Савельев$^2$, М. Е. Грушин$^2$, Е. В. Сухов$^2$
Широкие области гистерезиса, экспериментально наблюдаемые в окрестности зоны захвата в зеемановском кольцевом лазере, до последнего времени не удавалось описать теоретически. В настоящей статье предложена новая модель учитывающая поглощение лазерного излучения в зеркалах резонатора. Получены выражения для коэффициентов связи встречных волн при дифракции на решетках поглощения. Проведены экспериментальные исследования гистерезиса области захвата в зеемановском кольцевом лазере. На основе численного моделирования в рамках предложенной модели получены| результаты качественно согласующиеся с экспериментом.
Показать АннотациюСоединение хиральных оптических таммовских состояний в одну моду гибридной структуры
Соединение хиральных оптических таммовских состояний в одну моду гибридной структуры
Н. В. Рудакова$^{1,2}$, С. Я. Ветров$^{1,2}$, И. В. Тимофеев$^{1,2}$
Исследованы условия возбуждения и возможности эффективного управления двумя связанными хиральными оптическими таммовскими состояниями, возникающими на границах холестерического жидкого кристалла, сопряженного с сохраняющими поляризацию анизотропными зеркалами. С помощью численного моделирования показано, что варьирование параметров позволяет управлять величиной коэффициента пропускания структуры, перестройкой спектральных характеристик, а также профилем локальной интенсивности поля. При этом поляризация падающего света оказывает значительное влияние на эффективность возбуждения состояний. Показано, что гибридная мода двух хиральных оптических таммовских состояния в процессе увеличения связи между ними плавно переходит в одну моду типа Фабри-Перо.
Показать АннотациюПовышение эффективности лазерно-плазменного источника терагерцового излучения с помощью параболического концентратора
Повышение эффективности лазерно-плазменного источника терагерцового излучения с помощью параболического концентратора
А. В. Самсонов$^{1,2,5}$, И. Н. Цымбалов$^{1,3}$, С. А. Шуляпов$^1$, К. А. Иванов$^{1,4}$, А. Б. Савельев-Трофимов$^{1,4}$
Экспериментально продемонстрировано увеличение энергии квазиуниполярного импульса терагерцового излучения в удаленном фокусе в 30 раз в режиме генерации диффузного пучка электронов при использовании специально разработанного параболического концентратора. Импульс когерентного терагерцового излучения возникал как следствие переходного излучения релятивистских электронов, ускоренных фемтосекундным лазерным импульсом релятивистской интенсивности (до 7·10¹⁸ Вт/см²) при выходе этих электронов из плазменного слоя. Плазменный слой создавался при воздействии на струю этанола толщиной 3 мкм наносекундного лазерного импульса с интенсивностью 1012 Вт/см². Оптимизация параметров плазменного слоя (максимальная концентрация электронов и толщина) достигалась варьированием задержки между наносекундным и мощным фемтосекундным лазерными импульсами.
Показать АннотациюМетодика кросс-диапазонной двумерной Фурье-спектроскопии
Методика кросс-диапазонной двумерной Фурье-спектроскопии
Г. Д. Иванов$^1$, Е. А. Степанов$^{1,2}$, А. А. Воронин$^{1,2}$, А. С. Шведов$^1$, А. В. Карговский$^1$, А. А. Ланин$^{1,3}$, А. Б. Федотов$^{1,2}$
Двумерная Фурье-спектроскопия (2D Fourier Transform spectroscopy, 2D FTS) является нестационарным нелинейно-оптическим методом, в основе которого лежит процесс четырехволнового смешения с участием последовательности трех фемтосекундных импульсов. Методика получила широкое распространение для получения информации о строении и сверхбыстрой трансформации сложных органических и неорганических комплексов с характерными молекулярными колебаниями, лежащими в среднем инфракрасном диапазоне двумерной Фурье инфракрасной спектроскопии (2D Fourier Infrared Spectroscopy, 2D FTIR). В одной из возможных конфигураций методики 2D FTS возбуждение и зондирование исследуемых объектов осуществляется в существенно различных спектральных диапазонах. В настоящей работе продемонстрирована экспериментальная реализация подобного кросс-диапазонного варианта двумерной Фурье-спектроскопии на примере регистрации колебательных уровней раствора органического красителя DCM в области частот 1430-1820 см$^{-1}$ при электронном возбуждении образца широкополосным излучением видимого спектрального диапазона. Показано, что в полярном растворителе релаксация электронного возбуждение красителя DCM сопровождается активацией франк-кондоновских колебательных мод, которые проявляются на двумерном Фурье-спектре на частотах 1547 и 1576 см$^{-1}$. Продемонстрировано, что методика позволяет восстанавливать фазу нелинейного поглощения красителя и разрешать эффекты спонтанного излучения и поглощения из возбужденного состояния. Представленная техника двумерной электронно-колебательной Фурье-спектроскопии может быть применена в исследованиях процесса фотоокисления маркерных белков, в частности белка EGFP. Кросс-диапазонная двумерная спектроскопия могла бы напрямую выявить связь электронного возбуждения с колебательной релаксацией молекулы, которая непосредственно влияет на характерное время процесса фотоокисления.
Показать АннотациюРоль сверхтонкого взаимодействия в формировании угловых распределений при ионизации водородоподобных мишеней в схеме накачка-зондирование
Роль сверхтонкого взаимодействия в формировании угловых распределений при ионизации водородоподобных мишеней в схеме накачка-зондирование
К. А. Гнедовская$^1$, М. М. Попова$^{2,3}$, Е. В. Грызлова$^{2,4}$
В статье рассмотрены эффекты деполяризации, вызванные сверх\-тонким взаимодействием полного момента электронной оболочки и спина ядра. Рассмотрена схема накачки-зондирования и получены угловые распределения фотоэлектронов. Аналитические результаты проиллюстрированы расчетами для водородоподобной мишени: одиночного электрона в кулоновском потенциале. Рассмотрены три наиболее репрезентативные комбинации поляризаций накачивающего и зондирующего полей: сонаправленные линейные (1) и циркулярные одинаковой (2) и противоположной (3) спиральностей.
Показать АннотациюГенерация векторных пространственно временных оптических вихрей при нелинейном самовоздействии эллиптически поляризованного лазерного импульса в изотропной фазе нематического жидкого кристалла с медленным нелинейно-оптическим откликом
Генерация векторных пространственно временных оптических вихрей при нелинейном самовоздействии эллиптически поляризованного лазерного импульса в изотропной фазе нематического жидкого кристалла с медленным нелинейно-оптическим откликом
К. С. Григорьев$^1$, В. А. Макаров$^1$
Показано, что в процессе распространения изначально эллиптически поляризованного светового импульса через нематический жидкий кристалл, находящийся в изотропной фазе при температуре близкой к температуре фазового перехода, происходит формирование пространственно-временных оптических вихрей в его циркулярно-поляризованных компонентах из-за стабилизирующей нелинейный коллапс большой, по сравнению с длительностью импульса, временной инерционностью нелинейного оптического отклика среды.
Показать АннотациюГенерация многозарядных ионов МэВ-го уровня энергии в релятивистской лазерной плазме от кластерной мишени
Генерация многозарядных ионов МэВ-го уровня энергии в релятивистской лазерной плазме от кластерной мишени
Я. О. Романовский$^{1,2,3}$, А. А. Таусенев$^{1,2}$, Т. А. Семёнов$^2$, П. А. Щеглов$^2$, М. В. Чащин$^2$, А. В. Митрофанов$^{1,2,3}$, Д. А. Сидоров-Бирюков$^{1,2,3}$, М. М. Назаров$^2$, В. М. Гордиенко$^1$
Проведены сравнительные измерения эффективности генерации многозарядных ионов МэВ-го уровня энергии при возбуждении атомарных Ar, Kr и молекулярного O$_2$ в форме кластеров малого и большого размеров релятивистским лазерным излучением. Определен оптимальный средний диаметр кластера криптона (30 нм) для получения ионов МэВ-ного уровня энергии с кратностью ионизации Kr$^{+2}$--Kr$^{+5}$.
Показать АннотациюМорфологические методы оценивания относительного временного сдвига инфразвуковых сигналов
Морфологические методы оценивания относительного временного сдвига инфразвуковых сигналов
А. Ф. Идрисов$^1$, А. И. Чуличков$^1$
Настоящая работа посвящена решению задачи оценивания относительной временной задержки инфразвуковых сигналов, распространяющихся от импульсного источника по разным траекториям в слоисто-однородной атмосфере. Для решения задачи используются морфологические методы анализа сигналов, разрабатываемые на кафедре математического моделирования и информатики физического факультета МГУ имени М. В. Ломоносова. Методы применены к данным регистрации инфразвуковых сигналов, регистрируемых барографами, расположенными в разных точках на поверхности Земли. Временная задержка сигналов разных барографов позволяет оценить направление прихода звуковой волны, что позволяет в дальнейшем определять положение источника сигнала и изучать структуру атмосферы.
Показать АннотациюМоделирование и обработка коррелированных измерений в спутниковой градиентометрии
Моделирование и обработка коррелированных измерений в спутниковой градиентометрии
В. Е. Жаров$^1$
В настоящей работе рассматривается вопрос обработки коррелированных измерений. Предполагается, что истинный сигнал искажается прибором, который, по сути, является фильтром с заданной амплитудно-частотной характеристикой. В результате в частотной области происходит изменение спектра сигнала, а во временной области значение измеренного сигнала в момент времени $t_i$ зависит от предыдущих значений $t_{i-1}, t_{i-2}, \ldots$. Это означает, что при обработке измерений необходимо знать и уметь обращать ковариационную матрицу, которая не является диагональной, и может иметь большие размеры. В этом случае прямое обращение матрицы оказывается невозможным. Поэтому, для обработки коррелированных измерений предлагается оригинальный метод вычисления обратной ковариационной матрицы и де-корреляции измерений. Разработанный метод предполагается применить для обработки градиентометрических данных, полученных в миссии GOCE, и уточнения коэффициентов разложения гравитационного потенциала Земли по сферическим гармоникам.
Показать АннотациюПленки Fe100-хZrx (х = 6-13 ат. %): взаимосвязь фазово-структурного состояния и магнитных параметров
Пленки Fe100-хZrx (х = 6-13 ат. %): взаимосвязь фазово-структурного состояния и магнитных параметров
Д. М. Гридин$^{1,2,3}$, Е. В. Харин$^4$, В. А. Теджетов$^4$, Г. Ш. Усманова$^4$, Е. Н. Шефтель$^4$, А. Б. Грановский$^{1,5,6}$
Приведены результаты измерений петель гистерезиса пленок Fe100-хZrx (х = 6 - 13) как в исходном состоянии после их получения методом ионно-лучевого осаждения, так и после отжига в вакууме в течение 1 часа при 300 и 500 ⁰С. Измерения выполнены на вибрационном магнитометре Lake Shore 7407 в магнитных полях до 16 кЭ при комнатной температуре. Анализ полученных данных, который был проведен методом корреляционной магнитометрии в рамках модели случайной магнитной анизотропии, показал, что магнитные свойства пленок определяются сосуществованием аморфной и нанокристаллической структур, объемные доли которых зависят от содержания Zr и температуры отжига. Для всех пленок, даже когда ферромагнитная фракция составляет несколько процентов, наблюдается дальний магнитный порядок, что объясняется обменным взаимодействием между соседними ферромагнитными зернами, сгруппированными в стохастические домены, которые изолированы друг от друга парамагнитной аморфной фазой. Определены основные магнитные параметры микроструктуры пленок.
Показать АннотациюМёссбауэровское исследование термически стимулированной эволюции кристаллической и магнитной структуры наночастиц феррита магния
Мёссбауэровское исследование термически стимулированной эволюции кристаллической и магнитной структуры наночастиц феррита магния
Т. Ю. Киселева$^1$, В. С. Русаков$^2$, Л. А. Лебедев$^3$, Я. А. Хващевская$^4$, В. И. Попков$^5$
Проведено мёссбауэровское исследование термически стимулированной эволюции кристаллической и магнитной структуры наночастиц магниевого феррита MgFe2O4, полученных методом растворного горения с последующим ступенчатым отжигом в диапазоне температур 400–800 °C. Исходный продукт синтеза представляет собой рентгеноаморфное вещество со стехиометрическим составом, что позволяет исключить влияние начальной кристалличности на характеристики термопродуктов. Совмещённое применение мёссбауэровской спектроскопии на ядрах 57Fe (при 300 К и 80 К) и рентгеновской дифракции позволило проследить формирование фазы MgFe2O4 и переход магнитных состояний наночастиц от суперпарамагнитного к релаксационному. Установлено, что до температуры 600 °C частицы сохраняют суперпарамагнитное поведение, обусловленное малым размером кристаллитов (менее 16 нм). При отжиге в интервале 600–700 °C происходит резкий рост размеров кристаллитов (до ~24 нм) и формирование магнитной упорядоченности, сопровождаемое появлением релаксационных спектров. При дальнейшем повышении температуры отжига (до 800 °C) наблюдается стабилизация кристаллической структуры и замедление магнитной релаксации. Спектры демонстрируют уменьшение ширины резонансных линий и смещение сверхтонких параметров, характерное для проявления размерных эффектов. Результаты подчёркивают значимость термообработки как инструмента управления магнитным состоянием и кристаллической упорядоченностью наночастиц MgFe2O4.
Показать АннотациюХарактеристики плёнок FeSe0.5Te0.5 на аморфной подложке
Характеристики плёнок FeSe0.5Te0.5 на аморфной подложке
А. В. Петров$^1$, О. В. Снигирев$^1$, А. Г. Маресов$^1$, Ю. В. Блинова$^2$, Н. В. Порохов$^3$, Д. А. Чареев$^{4,5}$, А. В. Варлашкин, А. Ю. Цветков
Для плёнок FeSeTe на аморфной диэлектрической подложке исследованы морфология поверхности и элементный состав. Измеренные среднеквадратичные значения высот выростов на поверхности плёнки составляют 4–6 нм в поле 1×1 мкм² и 7–10 нм в поле 10×10 мкм². Найденный элементный состав Fe1.05Se0.5Te0.5 оказался близок к стехиометрическому соотношению. Получены оценки значений верхнего критического поля Hc2∥ab(0) ≈ 68 Тл и Hc2⊥ab(0) ≈ 51 Тл при различной ориентации магнитного поля относительно кристаллографических плоскостей плёнки. Соответствующее значение анизотропии γ свойств полученных плёнок близко к 1.3 и сравнимо с результатами для таких плёнок на монокристаллических подложках. Найдены значения для когерентности: ξab(0) ≈ 2.5 нм, ξc(0) ≈ 1.9 нм. Контактными и бесконтактными методами измерена плотность критического тока, оказавшаяся на уровне 2.5×10⁴ A/см² и 6×10⁴ A/см² соответственно, при температуре 2 К. Получены оценки энергии активации вихрей U(H,T) и плотности силы пиннинга.
Показать АннотациюАтомистическое моделирование структуры тонких пленок диоксида кремния с использованием силового поля ReaxFF
Атомистическое моделирование структуры тонких пленок диоксида кремния с использованием силового поля ReaxFF
Ф. В. Григорьев$^1$, С. С. Торбин$^1$, В. Г. Жупанов$^2$, П. А. Новиков$^2$, В. Б. Сулимов$^1$, А. В. Тихонравов$^1$
Проведено молекулярно-динамическое моделирование высокоэнергетического напыления тонких пленок диоксида кремния, направленное на исследование их важных для современных приложений структурных особенностей. Рассчитаны структурные параметры пленок и показано, что важнейшие расчетные параметры, такие как длины связи, валентные углы и положения пиков радиальной функции распределения хорошо согласуются с экспериментальными данными. Определены относительные концентрации точечных дефектов, влияющих на оптические свойства пленок, включая их лучевую прочность. Использовалась двухступенчатая схема расчетов: моделирование напыления проводилось в рамках двухчастичного силового поля DESIL, позволяющего исследовать пленки технологически значимых размеров, а их структурные параметры рассчитывались в рамках более точного силового поля ReaxFF. Такая схема позволила значительно увеличить численную эффективность моделирования и получить новые более точные данные о концентрации точечных дефектов.
Показать АннотациюМетод оптимизации ускоряющих структур прикладного назначения при помощи генетических алгоритмов
Метод оптимизации ускоряющих структур прикладного назначения при помощи генетических алгоритмов
М. А. Борисов$^{1,2}$, В. И. Шведунов$^{1,2}$
В статье дано описание основанного на генетическом алгоритме метода оптимизации ускоряющих структур линейных ускорителей электронов, работающих в режиме стоячей волны, приведен пример оптимизации медицинского ускорителя.
Показать АннотациюОбобщение и микроскопическое обоснование материально-полевой формы уравнения Ландау-Лифшица для антиферромагнетиков
Обобщение и микроскопическое обоснование материально-полевой формы уравнения Ландау-Лифшица для антиферромагнетиков
П. А. Андреев$^1$
Представлен вывод уравнений Ландау-Лифшица для антиферромагнетиков с двумя сортами магнитных ионов разной массы. Обсуждается вклад различия потенциалов взаимодействия разных подсистем (различие масс, потенциалов и магнитных моментов соответствует ферримагнетикам). Вывод обменного взаимодействия и вклада энергии анизотропии основан на использовании "x, y, z" модели. Рассмотрен вывод вклада взаимодействия Дзялошинского-Мория. Исследуются два режима возникновения взаимодействия Дзялошинского-Мория, один обусловлен нарушением симметрии инверсии в решетке и второй связан с существованием (и смещением) иона лиганда, в качестве которого выступает ион кислорода. Кроме того, учтена возможность анизотропии взаимодействия Дзялошинского-Мория.
Показать АннотациюТочечное взаимодействие в (2+1)-мерном пространстве-времени
Точечное взаимодействие в (2+1)-мерном пространстве-времени
Ю. В. Грац$^{1,2}$, П. А. Спирин$^{1,2}$
Получен полный набор решений уравнения скалярного поля на фоне трехмерного плоского пространства-времени с одной выколотой точкой (дефектом). Описание дефекта осуществляется в рамках техники самосопряженного расширения, при котором дефект идентифицируется с дельта-образной особенностью. Показано, что в случае двух пространственных измерений наличие у самосопряженных расширений одного связанного состояния, которое на уровне квантовой механики не вызывает возражений, в квантовой теории поля соответствует нефизическим состояниям. Проводится выделение физических состояний и получено точное выражение для регуляризованной функции Адамара. В~качестве примера вычислено перенормированное вакуумное среднее квадрата поля $\langle \phi^{2}(x)\rangle$. Показано, что исследуемая модель может рассматриваться как первое приближение к задаче изучения теоретикополевых эффектов в локально плоских конических пространствах, а также в окрестности космической струны.
Показать АннотациюТермические и калорические свойства кристаллического аргона на линии сублимации
Термические и калорические свойства кристаллического аргона на линии сублимации
П. Н. Николаев
В работе рассчитаны термические и калорические свойства кристаллического аргона на линии сублимации. Для этого используется корреляционное ячеечно-кластерное разложение. На линии сублимации имеет место монотонное возрастание объема, приходящегося на моль, а также давления с ростом температуры. При этом для температур ниже 60 K давление становится меньше давления в тройной точке в 100 раз, а затем быстро убывает. Что касается объема в расчете на моль, то при температурах ниже 10 K он практически постоянен. Теплоемкость при постоянном давлении для кристаллической фазы монотонно возрастает с ростом температуры. Проведено сравнение теоретических данных с данными экспериментов и получено хорошее совпадение для всех рассмотренных областей, кроме случая теплоемкости для температур ниже 3 K, где необходимо учитывать коллективные взаимодействия.
Показать АннотациюМногоэлектронная ионизация атомов ионами в приближении переданной энергии
Многоэлектронная ионизация атомов ионами в приближении переданной энергии
Г. И. Андреев, В. Л. Бычков
Разработана программа PRIMA для описания одно- и многоэлектронной ионизации нейтральных атомов при столкновении с ионами. В рамках квазиклассического подхода, объединяя модель переданной энергии и статистические вероятности ионизации, новая программа позволяет рассчитывать вероятности и сечения ионизации атомов ионным ударом в области энергий от 1 кэВ до 10 МэВ. В качестве примера работы программы представлены расчеты сечений ионизации нейтрального ксенона протонным ударом. Сравнение сечений ионизации, рассчитанных программой PRIMA, с экспериментальными данными и результатами расчетов на основе уравнения переноса в широком диапазоне энергий налетающих протонов показало, что расхождения не превышают фактора 2-3.
Показать АннотациюИзомерные отношения в фотоядерных реакциях на ядрах с $Z = 60-80$
Изомерные отношения в фотоядерных реакциях на ядрах с $Z = 60-80$
О. В. Порядина$^1$, С. С. Белышев$^{1,2}$, А. А. Кузнецов$^{1,2}$, Н. Ю. Фурсова$^{1,2}$, В. В. Ханкин$^2$
Активационным методом исследованы фотоядерные реакции на естественной смеси изотопов ртути при энергии электронов $E^m$=55 МэВ. Определены выходы реакций, а также изомерные отношения для ${}^{195,197}$Hg и ${}^{198,200}$Au. Полученные результаты сравниваются с теоретическими предсказаниями программы TALYS 2.0. На основе литературных и экспериментальных данных получены зависимости изомерных отношений от спиновых факторов для тяжелых ядер с $Z = 60-80$.
Показать АннотациюЭкспериментальное исследование фотоядерных реакций на изотопах молибдена
Экспериментальное исследование фотоядерных реакций на изотопах молибдена
Н. Ю. Фурсова$^1$, С. С. Белышев$^{1,2}$, А. А. Кузнецов$^{1,2}$, О. В. Порядина$^2$, В. В. Ханкин$^1$
В настоящей работе на тормозном пучке импульсного разрезного микротрона с максимальной энергией 55 МэВ были измерены выходы и сечения фотоядерных реакций на естественной смеси изотопов молибдена. Проведено сравнение полученных экспериментальных данных с результатами расчетов, выполненных на основе комбинированной модели фотонуклонных реакций и с использованием программного кода TALYS 2.0 с параметрами по умолчанию. Показано, что значения, полученные с помощью комбинированной модели фотонуклонных реакций, лучше согласуются с экспериментальными данными, что указывает на необходимость учета изоспинового расщепления гигантского резонанса, квадрупольного резонанса и обертона гигантского дипольного резонанса для корректного описания реакций с вылетом протонов. Наблюдается завышение изоспиновой компоненты $T_{<}$ в расчетах, выполненных на основе комбинированной модели фотонуклонных реакций. Кроме того, в настоящей работе были получены изомерные отношения для $^{95m,g}$Nb и $^{91m,g}$Mo.
Показать Аннотацию