Выпуск 3, 2025

А. П. Черняев$^{1,2}$, В. В. Розанов$^{1,3}$, Е. К. Козлова$^{1,4}$, И. В. Матвейчук$^3$, У. А. Близнюк$^{1,2}$, В. С. Ипатова$^2$

В статье приведен обзор современного состояния применения радиационных технологий для обработки пищевой продукции и биомедицинских изделий в мире и в России. Описана история развития радиационных технологий и ее связь с развитием радиационно-технических установок, применяемых для обработки биообъектов и материалов. Представлены характеристики источников и дозы облучения, применяемые для обработки пищевой продукции и биомедицинских изделий. Приведены основные международные и отечественные стандарты, регулирующие радиационную обработку пищевой продукции и медицинских изделий, дозиметрический контроль и методы идентификации облученной пищевой продукции. В статье рассматриваются физические механизмы воздействия излучения на целевые микроорганизмы и окружающие биомакромолекулы в облученных биообъектах. Приведены основные российские научно-исследовательские центры, ведущие исследования в области радиационной обработки биообъектов и материалов, а также представлены промышленные центры, предоставляющие услуги по радиационной обработке на территории Российской Федерации. В статье приведен обзор основных направлений и результатов исследований по оптимизации радиационной обработки биообъектов и материалов, проводимых на кафедре физики ускорителей и радиационной медицины физического факультета МГУ за последние 15-20 лет.

Human internal radiation doses from radon during heating of dwelling houses with natural gas in northern conditions

В. Н. Кононов, К. А. Петрова(Наумова), А. В. Панина, С. Н. Мамаева

В некоторых источниках имеются сведения , что в природном газе может содержаться радон, но подробных исследований выделения радона из сетевого природного газа нет, а также данная проблема эманации радона из природного газа имеет важное практическое значение в связи с внедрением программы газификации населенных пунктов Якутии. Известно, что радон является одной из основных причин развития раковых заболеваний, в том числе чаще рака легких. Исследования, проведенные в разных странах, показали, что даже низкие концентрации радона, регистрируемые в жилых помещениях, создают риски для здоровья и способствуют развитию рака легких. Известно, что продолжительное влияние радона со средней концентрацией, увеличенной на 100 Бк/м3, повышает вероятность развития рака легких на 16%. Исходя из этого исследование радонобезопасности в условиях многолетней мерзлоты является актуальной проблемой.

А. М. Лапик$^1$, С. С. Белышев$^2$, В. В. Варламов$^3$, Л. З. Джилавян$^1$, А. А. Кузнецов$^{2,3}$, А. Л. Полонский$^1$, А. В. Русаков$^1$, В. И. Шведунов$^3$

Для энергий -квантов в области E1 ГР дан анализ: требований к (, n)-экспериментам со спектрометрией быстрых нейтронов; параметров коллимированных источников комптоновского излучения HIS и НЦФМ; характеристик спектрометра нейтронов, предложенного для НЦФМ; принципов одномерной времякоординатной компенсации для сцинтилляторов спектрометра нейтронов. Проведены начальные эксперименты по исследованию возможностей улучшения эффективности и разрешения такого спектрометра при использовании метода времякоординатной компенсации.

В. А. Кузьмин$^1$, Т. В. Тетерева$^2$

В рамках специального преобразования Боголюбова для одинаковых нуклонов рассмотрено возникновение парных корреляций в основном состоянии сферических четно-четных ядер под действием притягивающего монопольного взаимодействия. Показано, что в ядрах с открытой подоболочкой сверхпроводящие корреляции существуют при сколь угодно слабом притягивающем взаимодействии. При этом пары нуклонов распределяются по всем подоболочкам, участвующим в спаривательном взаимодействии. Подтверждено, что в ядрах с заполненными подоболочками парные корреляции сверхпроводящего типа возникают при константах взаимодействия, превышающих некоторое пороговое значение. Для такого порогового значения получены грубые оценки сверху и снизу.

В. А. Кузьмин

Используя ранее разработанный метод юстировки время-проекционной камеры (TPC) в детекторе MPD, изучается влияние ошибок юстировки на восстановленные параметры трека заряженной частицы, такие как поперечный импульс и быстрота. Для TPC введено понятие меры неправильной юстировки. Моделируя реакцию TPC на заряженные частицы, рассматриваются искажения, которые вносятся в восстановленные параметры трека в зависимости от величины неправильной юстировки. Влиянием ошибок юстировки на реконструированные параметры трека в MPD TPC можно пренебречь. Существует систематическое изменение измеряемого поперечного импульса в зависимости от ширины проекции трека на плоскость измерительных элементов. Эта ширина определяется состоянием газа и электрическим полем в камере детектора. Инструменты юстировки, разработанные для время-проекционной камеры MPD, позволяют оценить эту ширину из экспериментальных данных, и внести коррективы в восстановленные параметры трека.

С. В. Петрушанко

В настоящей публикации представлены последние экспериментальные данные по физике релятивистских столкновений тяжелых ионов, полученные на установке Компактный мюонный соленоид (CMS) на Большом адронном коллайдере (LHC) в ЦЕРНе (CERN).

Д. Ю. Смольянников$^1$, Н. Н. Арсеньев$^1$, А. П. Северюхин$^{1,2}$

В рамках самосогласованного подхода Хартри-Фока на базе функционала плотности энергии типа Скирма изучены вклады различных слагаемых в эффективную массу нуклона. Добавлены слагаемые, влияющие на эффективную массу нуклона на поверхности ядра, и проанализировано их влияние на свойства основного состояния магических ядер $^{16}$O, $^{40,48}$Ca, $^{56,78}$Ni, $^{100,132}$Sn и $^{208}$Pb: одночастичный спектр, энергия связи и зарядовый радиус. Обнаружено, что радиальная зависимость эффективной массы нуклонов влияет на плотности нуклонов и схему одночастичных уровней вблизи поверхности Ферми. Предложены два новых набора параметров функционала плотности энергии.

The Influence of Thermal Annealing Regimes on the Magnetic Permeability of (Co Fe)75Si10B15 Based Amorphous Ribbons

A. A. Исаева, В. И. Aхмедов, Ф. Ш. Маммадов, Г. З. Аскерова, С. М. Мусаева

This study is dedicated to the influence of thermal annealing regimes on the magnetic permeability of (Co Fe)75Si10B15 amorphous ribbon samples. Due to their unique structure, amorphous materials are distinguished by their high magnetic properties, which can be significantly influenced by thermal annealing processes. In this work, the dependence of maximum magnetic permeability on isothermal holding time and temperature during thermal annealing in air at 200°C-400°C was investigated, and diffusion processes were also studied. The main objective is to understand how the maximum magnetic permeability of (CoFe)75Si10B15 amorphous ribbon samples changes at different temperatures and isothermal holding times. The results show that annealing at temperatures between 300-400°C significantly improves the magnetic permeability of the ribbons, thereby expanding their potential applications. This study identifies how the magnetic properties of amorphous ribbons can be enhanced through thermal annealing. This research emphasizes the importance of optimizing thermal annealing to further develop the application areas of amorphous ribbon

Е. А. Константинова, А. В. Королёва, А. В. Павликов, Е. В. Кытина, А. С. Ильин, М. Н. Мартышов

Обладающий высокой диэлектрической проницаемостью оксид гафния представляет интерес для использования в качестве мемристоров в электронике. В данной работе впервые выполнен сравнительный анализ типа и основных характеристик парамагнитных центров в серии образцов, которые прошли последовательные стадии синтеза: от исходного образца-мишени до пленки на подложке. Установлено, что основным типом дефектов в исследуемых материалах являются кислородные вакансии с неспаренным электроном (F+-центры). Обнаружено, что в процессе распыления мишени (кристаллического оксида гафния) концентрация F+ центров уменьшается, вероятно, в процессе перезарядки. Установлено, что в напыленной пленке оксида гафния концентрация F+ дефектов возрастает на порядок величины. Обнаруженный экспериментальный факт объясняется неупорядоченной (аморфной) структурой пленки. Полученные результаты имеют важное значение как с фундаментальной, так и с практической точки зрения, поскольку F+ являются центрами захвата носителей заряда и, следовательно, оказывают существенное влияние на электронные характеристики оксида гафния, определяющие его использование в электронных устройствах.

Д. А. Музыченко$^1$, С. И. Орешкин$^2$, В. О. Суров$^1$, А. В. Самородский$^1$, М. Ю. Александров$^1$, В. И. Панов$^1$, А. И. Орешкин$^1$

Продемонстрирована возможность использования фторфуллерена C60F48 для осуществления контролируемого роста углеродных нанотрубок и доменов высокоупорядоченного графена, стимулированного промежуточным фоторированием поверхности платинового катализатора. Для обеспечения легкого отщепления атомов фтора от углеродного каркаса на поверхности Pt(111) была выбрана молекула C60F48. Показано, что молекулы фторфуллерена распадаются на поверхности Pt(111), теряя атомы фтора уже при комнатной температуре. Высокотемпературный пиролиз способствует фторированию поверхности Pt(111) и связыванию аморфного углерода, вызывая последовательный рост углеродных нанотрубок и графена при повышении температуры.

Е. М. Фомина, А. И. Шилов$^2$, Е. О. Рахманов$^{2,3}$, И. В. Жувагин$^2$

В работе была проанализирована применимость значений напряженности 𝐻𝑖𝑟𝑟 поля необратимости и напряженности 𝐻𝑐2 верхнего критического поля при определении механизма пиннинга в образце семейства пниктидов железа класса 111 (𝑁𝑎𝐹𝑒(1−𝑥)𝐶𝑜(𝑥)𝐴𝑠). Также были рассмотрены способы вычисления 𝐻𝑖𝑟𝑟 и 𝐻𝑐2. Первый способ определения значений напряженности 𝐻𝑖𝑟𝑟 поля необратимости основан на экстраполяции нулей графика 𝐽𝑐(𝐻). Второй метод, рассмотреный исключительно с теоретической точки зрения, - метод Крамера. Он основан на экстраполяции нулей графика 𝐽^(1/2)𝑐 * 𝐵^(1/4)(𝐵). Каждый из методов требует качественного определения нулей графиков для получения наиболее точного результата. Напряженность верхнего критического поля определяется с помощью экстраполяции точек, полученных при пересечении графика M(T) с прямой уровня M = 0. Из-за ограниченности рабочего диапазона измерительной установки значения 𝐻𝑖𝑟𝑟 для образца 𝑁𝑎𝐹𝑒(1−𝑥)𝐶𝑜(𝑥)𝐴𝑠 были получены путем аппроксимации данных из ранее полученных результатов. При использовании 𝐻𝑖𝑟𝑟 был установлен объемный тип пиннинга. Значения 𝐻𝑐2 были также вычислены на основании уже полученных данных и позволили определить поверхностный механизм пиннинга, что согласуется с более ранними исследованиями. Это означает, что механизм пиннинга, при определении которого были использованы значения 𝐻𝑖𝑟𝑟, установлен неверно. Было выяснено, что применение значений напряженности поля необратимости для образца 𝑁𝑎𝐹𝑒(1−𝑥)𝐶𝑜(𝑥)𝐴𝑠 может привести к некорректному определению типа пиннинга.

Д. А. Балакин, А. В. Белинский

Рассмотрен новый способ микрозондирования рассеивающих сред для изучения их трехмерной структуры при помощи фемтосекундных импульсов, передаваемых к объекту и возвращаемых обратно при помощи пучка одномодовых волокон. При этом детектируется вторая гармоника, формируемая при суммировании частот обратно рассеянного и опорного сигналов. Посредством компьютерного моделирования исследован ряд алгоритмов восстановления пространственного распределения показателя ослабления и их комбинирование.

А. В. Белинский, А. П. Григорьева, И. И. Джадан

Рассмотрены возможности передачи информации квантовыми каналами с многофотонной запутанностью. Составлены протоколы квантового распределения ключей и прямой передачи информации со строгим учётом времени отправки и получения сообщений, что помогает противодействовать широкому спектру атак.

Р. Н. Жохов$^1$, Т. Г. Хунджуа$^2$, К. Г. Клименко$^3$

В работе исследованы свойства симметрии фазовой диаграммы плотной кварковой материи, состоящей из $u$ и $d$ трехцветных кварков, в рамках безмассовых (3+1)-мерных моделей Намбу--Йона-Лазинио и квантовой хромодинамики. Оказывается, что при наличии барионного $\mu_B$, изоспинового $\mu_I$, кирального $\mu_5$ и кирального изоспинового $\mu_{I5}$ химических потенциалов лагранжианы этих моделей инвариантны относительно так называемого дуального преобразования. Следовательно, полные термодинамические потенциалы этих моделей -- дуально симметричны. Это означает, что на полных $(\mu_B,\mu_I,\mu_5,\mu_{I5})$-фазовых портретах этих моделей фазы со спонтанным нарушением киральной симметрии и конденсации заряженных пионов дуально сопряжены (симметричны) друг другу.

А. О. Орлов

В работе рассматривается краевая задача для сингулярно возмущённой эллиптической системы быстрого и медленного уравнений, которую принято называть системой тихоновского типа. Особенностью задачи является наличие в уравнениях квадратичных по градиенту неизвестной функции слагаемых (KPZ-нелинейностей). Построена погранслойная асимптотика решения в случае граничного условия Дирихле, доказано существование решения с построенной асимптотикой и исследована его асимптотическая устойчивость по Ляпунову. Доказательство теорем проведено с использованием асимптотического метода дифференциальных неравенств Н. Н. Нефедова.

Н. А. Тихонов

Изучается явление изотермического пересыщения в пористой среде при ионном обмене на основе математического моделирования. Явление заключается в том, что образуется раствор концентрации существенно более высокой, чем максимальная растворимость вещества в обычных условиях, и не происходить выпадения осадка внутри пор ионита. В работах ряда авторов был отмечен общий характер явления и дано объяснение устойчивости пересыщенного раствора в микропорах. Вопрос о том, почему не происходит выпадения осадка в порах большего размера остается открытым. В настоящей работе предложена модель изменения количества частиц конденсируемой фазы в порах и получены оценки, позволяющие определить степень возможного пересыщения в зависимости от параметров процесса. Показано, что рассматриваемое явление можно объяснить не изменением термодинамических условий в пористой среде, по сравнению с обычными условиями, а эффектом динамического равновесия между объединением частиц конденсированной фазы во внутренней части пор, их диффузии и их распадом вблизи поверхности зерен ионита. Предложенная гипотеза подтверждена количественным изучением и сравнением с имеющимися опытными данными.

А. Г. Ягола$^1$, И. Э. Степанова$^2$, А. Н. Левашов$^1$, И. И. Колотов$^1$, А. В. Горбачев$^1$

Приводятся варианты постановок обратных коэффициентных задач для системы двух нелинейных дифференциальных уравнений, описывающих движение заряженной магнитной жидкости. Формулируется теорема единственности решения обратной коэффициентной задачи для уравнений магнитной гидродинамики.

И. О. Батуев$^1$, К. А. Смирнов$^1$, И. И. Циняйкин$^2$, А. И. Майдыковский$^1$, Т. В. Мурзина$^1$

Элементы ввода-вывода излучения являются важным связующим звеном между устройствами пространственной, волоконной оптики и фотонными интегральными схемами (ФИС). В настоящей работе методом двухфотонной лазерной литографии изготовлены спектрально широкополосные адаптеры заведения и выведения излучения для волновода, приподнятого над подложкой, и проведено сравнение с результатами численного моделирования. Экспериментально показано, что оптимальным для заведения излучения в волновод является использование адаптера полного внутреннего отражения с эллипсоидной поверхностью. Коэффициент пропускания системы из двух адаптеров в спектральном диапазоне 700-1000~нм для s-поляризованного излучения составил не менее 27%.

А. Р. Бекиров$^{1,2}$, А. Ф. Успенский$^{1,2}$, А. А. Федянин$^2$, Б. С. Лукьянчук$^2$

Методом теории возмущений решена задача рассеяния света частицами произвольной осесим­ метричной формы. Представленный подход позволяет рассматривать значительные деформации за счет разбиения общей деформации на более малые. Обсуждается вопрос сходимости, границы и условия применимости, приводится сравнение с альтернативным методом расчета.

А. Е. Жителев, А. В. Козарь

В работе предложен метод оценки влияния малых потерь в слоях периодических двухкомпонентных просветляющих структур на их оптические характеристики при помощи простых аналитических соотношений. Показана работоспособность предложенного метода для различных показателей преломления просветляемых сред, коэффициентов поглощения материалов слоев структуры и числа слоев. Корректность полученных результатов подтверждена численным экспериментом.

А. М. Башаров

Подчеркнуты особенности теории резонансных взаимодействий электромагнитных когерентных полей с ангармоническим осциллятором по сравнению со случаем многоуровнего атома. Показано, что в рамках локального подхода - алгебраической резонансной теории возмущений - удается учесть требования глобального подхода теории открытых квантовых систем. На основе вспомогательной модели «внутренней нелинейности» ангармонического осциллятора проанализированы возможные условия резонанса когерентной волны с ангармоническим осциллятором с поглощением одного фотона.

А. Ю. Власов$^{1,2}$

В настоящее время обобщения протоколов квантовых коммуникаций с кубитов на системы с более высокой размерностью пространства состояний (кудиты) обычно используют взаимно несмещённые базисы, конструкция которых известна в любой размерности равной степени простого числа. Однако, в небольших размерностях также существуют формально более симметричные системы состояний, описываемые регулярными комплексными политопами, являющимися обобщением идеи правильных многогранников на комплексные пространства. В данной работе рассматривается применение модели, изначально предложенной Р. Пенроузом и построенной на основе геометрии додекаэдра и двух квантово запутанных частиц со спином 3/2. В более общем случае вместо них можно использовать две произвольные квантовые системы с четырьмя базисными состояниями (кукварты). В дальнейшем было показано, что эта система из 40 состояний эквивалентна конфигурации Виттинга и связанна с четырехмерным комплексным политопом описанным Кокстером. В работе предложен использующий данную конфигурацию протокол квантового распределения ключей, основанный на контекстуальности.

С. С. Сысоев

В работе предложен метод распараллеливания квантовых алгоритмов в схемной модели, основанный на технике телепортации квантовых гейтов. Получаемое таким образом параллельное представление алгоритма имеет меньшую глубину схемы и, следовательно, большую вероятность корректного исполнения в условиях растущей со временем декогеренции квантового состояния. Сокращение длины схемы достигается за счет увеличения ее ширины - количества одновременно используемых в вычислениях кубитов.

А. И. Трубилко

Посредством алгебраической теории возмущений показана возможность использования модели квантового осциллятора в теории открытых квантовых систем. Рассмотрен случай резонансного и нерезонансного взаимодействий двух пространственно разделенных осцилляторов, каждый из которых взаимодействует со своим термостатом при различных температурах. Продемонстрирована возможность распада изолированного осциллятора при его нерезонансном взаимодействии на осциллятор посредник в окружение последнего. Алгебраическая теория возмущений во всех приведенных случаях не приводит к каким-либо нефизическим особенностям, либо противоречиям типа нарушения второго начала термодинамики и расхождениям при описании этих случаев в рамках глобального и локального подходов.

Т. Н. Тихонова$^1$, А. В. Барковая$^2$, В. В. Мамед-Набизаде$^3$, В. С. Колмогоров$^3$, С. Т. Мацкеплишвили$^4$, Н. Н. Сысоев$^5$, А. С. Ерофеев$^3$, В. В. Фадеев$^5$

В настоящее время гидрогели вызывают все больший интерес благодаря своим уникальным характеристикам для использования в различных областях, таких как регенеративная медицина, 3D-культивирование клеток и доставка лекарств. Основной проблемой при применении гидрогелей в инженерии тканей является точная оценка их механических характеристик. В данной работе используется неинвазивный метод сканирующей ион-проводящий микроскопии (СИПМ), для определения жесткости живых клеток нейробластомы человека SH-SY5Y, выращенных на мягком, самоорганизующемся гидрогеле из пептида Fmoc-FF. Модуль Юнга для клеток SH-SY5Y уменьшается с увеличением жесткости подложки, со значениями 1015 Па и 750 Па на чашке Петри и гидрогеле Fmoc-FF, соответственно. Данный метод дает возможность одновременного исследования жесткости живых клеток и мягких гидрогелей, что является перспективным в области регенеративной медицины.

Ю. А. Купряков$^1$, В. А. Малютин$^2$, К. В. Бычков$^1$, А. Б. Горшков$^1$, О. М. Белова$^3$

Мы наблюдали солнечную вспышку класса B6.2 в активной области NOAA 12651 на спектрографе HSFA обсерватории Ond\v{r}ejov в спектральных линиях водорода. После обработки спектров были определены интегральные потоки излучения в линиях H$\alpha$, H$\beta$ и H$\varepsilon$. В рамках модели нагретого газа выполнен теоретический расчёт параметров плазмы с учётом физических условий в хромосфере, включая самопоглощение в спектральных линиях. Объяснение наблюдаемых потоков требует представления о неоднородном газе. Согласие теоретических потоков с наблюдаемыми удаётся получить в модели наложения двух газовых слоёв. Позади находится газ с высокой концентрацией $N$ в диапазоне от $3\,10^{12}\text{см}^{-3}$ до $3\,10^{13}\text{см}^{-3}$, а между ним и наблюдателем --- менее плотный слой, где $N=(3\div6)10^{10}\text{см}^{-3}$. Толщина слоев находится в диапазоне от 600 до 3000 км, температура между 4000 K и 7200 К, а турбулентная скорость от 0 до 90 км/с. Присутствие плотных областей означает происхождение источника наблюдаемого излучения из средней хромосферы, не выше 1000 км.

А. Н. Тарасенков$^{1,3}$, В. М. Липунов$^{1,2}$, А. С. Кузнецов$^1$, Н. М. Буднев$^4$, А. Г. Тлатов$^5$, В. В. Юрков$^6$

В работе представлены основные принципы фотометрического исследования кандидатов в экзопланеты путем анализа архивных широкопольных изображений, полученных на телескопах-роботах Глобальной Сети МАСТЕР МГУ. Разработан и применен алгоритм исследования кандидатов в транзитные экзопланеты, не нарушающий выполнение основных задач сетью МАСТЕР - обнаружение оптических компонентов астрофизических источников высоких энергий и исследование происходящих в них процессов на различных временных масштабах. Был исследован ряд кандидатов из поля микроквазара V404 Cyg. Для кандидата TOI-3570.01 получена кривая блеска во время транзита предполагаемой экзопланеты, согласующаяся с расчетными эфемеридами.

Д. И. Долбня, И. А. Дорощенко, И. А. Знаменская, М. И. Муратов

В данной работе представлены новые подходы к исследованию газодинамических процессов в ударных трубах с использованием современных методов визуализации и анализа. Проводились исследования течения за ударной волной в прямоугольном канале ударной трубы постоянного сечения и в канале с препятствием. Эксперименты включают использование высокоскоростной цифровой съемки, инфракрасной термографии, метода трассирования, позволяющих с высокой временной и пространственной разрешающей способностью анализировать эволюцию течения в ударной трубе. Полученные результаты показали, что поток в канале ударной трубы может быть использован для исследований в течение 20 – 25 миллисекунд, что значительно превышает ранее использовавшиеся временные диапазоны. Возможно проведение экспериментов, включая исследования тепло-массообмена, связанного с обтеканием стенок канала, препятствий с инициированием импульсных разрядов в потоке. Представлены результаты исследования эволюции параметров потока. Показано, что использование методов машинного обучения и компьютерного зрения, в том числе сверточных нейронных сетей, позволяет эффективно обрабатывать и анализировать большие массивы данных, полученных при высокоскоростной регистрации.