Физический факультет
Московский государственный университет имени М. В. Ломоносова
Начиная с 1911 г., с момента открытия атомного ядра Э. Резерфордом, физики пытаются разобраться в том, как устроено атомное ядро. Каждое ядро - это сложный уникальный объект, состоящий из конечного числа нейтронов и протонов. В обзоре показано, как по мере накопления большого числа экспериментальных данных, их осмысления и теоретического анализа изменялись представления об атомном ядре. В результате были обнаружены новые типы взаимодействий, ранее не известные в физике, - сильные и слабые взаимодействия, обнаружены новые явления, связанные с взаимным превращением частиц, обнаружены новые типы симметрии, в частности изоспиновая симметрия, разработаны новые экспериментальные методы, созданы ускорители, впервые позволившие наблюдать изменения, происходящие с отдельными атомными ядрами. Изучение свойств атомных ядер открыло новый мир - субатомный квантовый мир. Полученные знания важны в естествознании - от изучения живых систем до астрофизики.
Показать АннотациюИсследованы возможности применения методов кластерного анализа для определения параметров неоднородных структур верхней атмосферы - ионосферы, выделенных методом GPS-интерферометрии. Проведено тестирование различных алгоритмов кластеризации на квазиреальных данных. Выявлено значительное уменьшение дисперсии параметров зарегистрированных ионосферных структур по сравнению с обычной статистической обработкой, особенно в случае малой выборки данных и высокого уровня шума. Приведены примеры обработки экспериментальных данных методом кластерного анализа.
Показать АннотациюРассматриваются топологические свойства кинетического моделирования неравновесной системы, обусловленные неоднородностью структуры ее энергетического спектра. В частности, показано, что слоистый характер энергетического спектра неравновесной системы с топологической точки зрения можно трактовать как несвязность энергетических спектров ее квазиравновесных подсистем. Показана возможность использования римановой и скалярной кривизны гиперповерхности полного производства энтропии в качестве локальной и глобальной характеристик неравновесности системы.
Показать АннотациюРабота посвящена построению класса стационарных решений системы уравнений Власова-Максвелла в виде двумерных цилиндрических токовых слоев с током вдоль азимутального направления $\textbf{j}=j_\theta(\rho,z)\textbf{e}_\theta$. Магнитное поле такой системы обладает двумя компонентами $\textbf{B}=B_z(\rho,z)\textbf{e}_z+B_\rho(\rho,z)\textbf{e}_\rho$. Математически задача сводится к нахождению решений нелинейного уравнения в частных производных для функции $u(\rho,z)$: $\partial^2u/\partial x^2+x^{-1}\partial^2u/\partial z^2=e^{-u}$, где ${x=\rho^2}$. Методами теории групп найдено трехпараметрическое семейство точных решений этого уравнения и рассмотрены асимптотики решений при больших значениях $\rho$ и вблизи оси цилиндрической системы координат (${\rho\sim0}$). Обсуждается применение построенного класса решений для описания токовых слоев, наблюдаемых в магнитосферах планет Солнечной системы, магнитные диполи которых лежат в плоскости эклиптики.
Показать АннотациюВ работах, посвященных вихревым течениям, осцилляции параметров исследованы недостаточно полно, не показана их связь с фундаментальным решением уравнений Навье-Стокса. Некоторые типы вихревых структур в двумерных стационарных течениях несжимаемой жидкости описаны в [1]. Ниже нелинейная система уравнений Навье-Стокса используется для расчета нестационарного течения в окрестности цилиндрического вихря в газе. Задача рассмотрена в полупространстве ${z\ge0}$, показан осциллирующий характер решения, исследованы осцилляции температуры, плотности и давления. Особенность предложенного метода состоит в том, что не используются разностные схемы и модель применима при всех параметрах течения, когда газ можно считать совершенным ($c_p/c_v=\gamma=\const$).
Показать АннотациюРассмотрена диффузия нанокластеров золота на графитовой подложке. Предложено решение противоречия между крайне высоким значением коэффициента диффузии и его аррениусовской зависимостью от температуры. Показана принципиальная возможность применения модели ускорения Ферми к данной задаче.
Показать АннотациюПриведены результаты теоретического исследования работоспособности преобразователей магнитного поля на основе тонкопленочного одно- и многослойного анизотропного магниторезистивного элемента кольцевой формы. Предложена модель, на основе которой проведен аналитический расчет распределения намагниченности в преобразователе. Получена система уравнений для определения отклонения вектора намагниченности. Рассчитаны чувствительность микроэлемента и угловая характеристика. Простота модели позволяет избежать больших затрат по времени на численный счет и ставить задачи оптимизации, что было бы затруднительно при использовании подхода, основанного на микромагнитном уравнении.
Показать АннотациюРассмотрена генерация массы на двумерной бране в трехмерной модели с четырехфермионным взаимодействием в присутствии внешнего калибровочного поля $A_3$. В рамках данной модели генерируемая масса получается легче масс Калуца-Клейновских мод, что указывает на возможность решения проблемы иерархии масс в реалистических 4-мерных моделях. Получена зависимость эффективного потенциала и константы связи от параметров модели, таких как радиус компактификации, калибровочное поле и параметр фазового смещения.
Показать АннотациюОбсуждаются решения нелинейного матричного уравнении в конструкции Атьи-Хитчина-Дринфельда-Манина (АХДМ), определяющие самодуальные поля Янга-Миллса с топологическим зарядом ${k=4}$ для симплектических калибровочных групп. В случае групп $\textrm{Sp}(n)$, ${n>2}$, может быть использован способ, примененный ранее для построения конфигураций полей с ${k=3}$. Для группы $SU(2)=\textrm{Sp}(1)$ показано, что матрица АХДМ может быть построена по решениям кубического уравнения с коэффициентами, зависящими от ${8k-3}$ параметров.
Показать АннотациюВ задаче вынужденного рассеяния в поле двумерно локализованной волны накачки найдена зависимость коэффициента пространственного усиления от угла рассеяния и интенсивности накачки. Предложено описание коэффициента усиления при произвольных соотношениях между длиной свободного пробега звуковой волны и поперечным размером области взаимодействия.
Показать АннотациюС помощью метода фотонной корреляционной спектроскопии получена зависимость коэффициента межмолекулярного взаимодействия от рН для фермента пепсина с минимумом вблизи его изоэлектрической точки. Исследованы динамические параметры макромолекул пепсина в растворах, содержащих различные ионы металлов: калия, кобальта, свинца, цинка, цезия и рубидия. Показано, что при добавлении этих ионов коэффициенты трансляционной диффузии уменьшаются. Обнаружено, что в области температур 298-320 К в чистом водном растворе фермента пепсина при нагревании наблюдается увеличение подвижности молекул пепсина с выходом на насыщение. Рассчитана энергия активации этого процесса по закону Аррениуса.
Показать АннотациюМетодом распыления графитовой мишени пучком ускоренных ионов аргона были получены углеродные пленки с высокой анизотропией проводимости. Структура пленок исследовалась с помощью рамановской спектроскопии (КР-спектроскопия), просвечивающей электронной микроскопии высокого разрешения, химическим анализом методом рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии и туннельной спектроскопией. Обнаружена анизотропия проводимости вдоль и поперек цепочек пленки порядка $10^4$, которая связана с высоким содержанием в пленке линейных цепочек углерода с $sp$-гибридизацией связующих орбиталей.
Показать АннотациюИзмерен показатель преломления сосуществующих фаз в двух бинарных жидких системах: перфтордекалин-гептан (ПФД-Г) и уксусный ангидрид - пентан (УА-П) в окрестности критической температуры смешения систем. Установлено, что методом рефрактометрии (при соответствующей модификации прибора) можно наблюдать явление критической адсорбции, т.е. возникновение вблизи критической точки смешения, при ${T>T_c}$, на границе раздела жидкость-пар поверхностного слоя, обогащенного перфтордекалином в системе ПФД-Г и пентаном в системе УА-П.
Показать АннотациюИсследованы особенности диэлектрических характеристик кристаллогидрата формиата иттрия. Для него получены и проанализированы частотные ($10^{-1}$-$10^6$ Гц) зависимости диэлектрической проницаемости и проводимости. Отмечены аномалии в узких температурных участках диэлектрических свойств кристаллогидрата формиата иттрия. Из экспериментальных данных рассчитаны энергии активации релаксационных процессов. Предполагается, что такого рода аномалии связаны с изменением динамики протонов на водородной связи структуры кристалла.
Показать АннотациюИсследовано влияние внешнего магнитного поля на частотную зависимость бесфононной прыжковой проводимости неупорядоченных систем. Найдена зависимость низкотемпературной бесфононной проводимости от приложенного магнитного поля. Показано, что в пределе сильного магнитного поля частота перехода (кроссовера) от линейной к квадратичной частотной зависимости бесфононной проводимости логарифмически растет с величиной магнитного поля.
Показать АннотациюЭкспериментально изучаются закономерности энерговклада в плазму гибридного ВЧ-разряда с узлом ввода ВЧ-мощости в виде параллельно соединенных спиральной антенны и обкладок конденсатора. Показано, что при малых значениях мощности ВЧ-генератора ВЧ-мощность поступает в гибридный разряд главным образом через емкостной канал, затем по мере роста мощности ВЧ-генератора роль индуктивного канала возрастает. Вклад индуктивного канала тем больше, чем меньше величина разделительной емкости, включенной в емкостную цепь разряда.
Показать АннотациюЭкспериментально изучаются параметры плазмы гибридного ВЧ-разряда, который является новой модификацией ВЧ-разряда. Разряд поддерживается как вихревым, так и потенциальным ВЧ-электрическими полями. Для организации гибридного ВЧ-разряда в настоящей работе используется узел ввода ВЧ-мощности в виде параллельно соединенных индуктора и обкладок конденсатора. В емкостной канал разряда включена разделительная емкость. В работе представлены данные, полученные при изучении влияния величины мощности, поступающей в плазму, давления аргона и величины разделительной емкости на параметры плазмы разряда, такие как энергетическое распределение, температура и концентрация электронов, потенциал плазмы. Рассмотрена роль емкостного канала в изменении свойств и параметров разряда.
Показать АннотациюВыполнен расчет спектра и поляризации тормозного излучения в жестком рентгеновском диапазоне, генерируемого нерелятивистскими ускоренными электронами во время вспышки на Солнце. Функция распределения ускоренных электронов взята из самосогласованного решения кинетического уравнения, учитывающего кулоновские столкновения и электрическое поле обратного тока в плазме. Показано, что вычисленная степень поляризации жесткого рентгеновского излучения значительно меньше, чем в упрощенных моделях толстой мишени без обратного тока.
Показать АннотациюРассматривается особенность развития термобара и сопутствующих ему течений в пресном водоеме весной в период освобождения его ото льда. Построена математическая модель, позволяющая исследовать термогидродинамические процессы в водоеме, как свободном ото льда, так и частично покрытом льдом при различной толщине и длине ледового покрова. В случае водоема, покрытого льдом в его центральной области, выявлено три характерных фазы развития термобара. Показано, что в этой ситуации особенности течений в водоеме связаны с формированием глубинного конвективного вихря у кромки льда, который является барьером для перемещения термобара. Оценки скорости распространения термобара в разных фазах его развития показали, что до момента приближения термобара к глубинному вихрю она не зависит от наличия ледового покрова на поверхности водоема. Установлено, что время жизни термобара весной в водоеме, частично покрытом льдом и свободном ото льда, может отличаться в несколько раз в зависимости от толщины и длины ледяного покрова.
Показать АннотациюПроведено исследование результатов экспериментального измерения потока тепловых нейтронов на Памире, в одном из самых сейсмоактивных районов на Земле, в 1986-1997 гг. За это время были обнаружены заметные возрастания потока тепловых нейтронов около поверхности Земли, чаще всего вблизи верхней и нижней кульминаций Луны в дни новолуния и полнолуния, когда приливная гравитационная волна достигает наибольшей величины. В эти же годы, за время работы нейтронных счетчиков, на Памире произошло около 500 землетрясений с магнитудой ${m>4}$. Время прохождения сейсмической волны через данную местность порой было известно с точностью менее 1 минуты. Тем не менее ни разу не наблюдалось возрастание нейтронного потока при прохождении сейсмической волны через данную местность. В чем же причина? Казалось бы, что при механическом воздействии на земную кору, чем бы оно ни было вызвано, последующий эффект должен быть одинаковым. Но в эксперименте этого не наблюдалось. В работе исследуются причины отсутствия и возможные условия возрастания потока тепловых нейтронов земного происхождения при прохождении через данную местность сейсмической волны.
Показать АннотациюНа основании публичной статистики данных последних лет о выбросах и сбросах предприятий атомной энергетики и тепловых электрических станций Российской Федерации и опираясь на опубликованные результаты исследований отечественных и зарубежных специалистов по данному вопросу, проведен сравнительный анализ радиационного загрязнения окружающей среды за счет выбросов АЭС и работающих на угле ТЭС. Показано, что общее содержание радионуклидов в выбросах ТЭС существенно превышает их содержание для АЭС даже для современных ТЭС, работающих на угле с содержанием золы не более 10% и оборудованных фильтрующей системой, позволяющей задерживать не менее 97.5% золы. Особенно сложная обстановка для ТЭС сложилась в отношении долгоживущих радиоактивных изотопов, которые практически неконтролируемо и на несколько порядков в больших количествах, чем для АЭС, сбрасываются со шлаками и выбрасываются в атмосферу с золой органических топлив (особенно, горючих сланцев и угля).
Показать АннотациюВ работе для описания взаимодействий в приближении сильной связи используется контурное представление операторов. На основе такого представления найден потенциал обменного взаимодействия, показано, что эффективное обменное взаимодействие уже не определяется только парными корреляциями, а формируется более сложным образом с учетом четырехчастичного взаимодействия.
Показать АннотациюВ пределе большого числа цветов исследуется (1+1)-мерная безмассовая модель Намбу-Йона-Лазинио, описывающая систему с кварками двух ароматов, при наличии барионного $\mu$ и изотопического $\mu_I$ химпотенциалов. Рассматривается возможность образования в плотной кварковой среде пространственно неоднородных кирального и пионного конденсатов.
Показать АннотациюПри высоком давлении синтезирован сплав Nd(Fe$_{0.9}$Al$_{0.1}$)$_2$. Определены кристаллоструктурные характеристики сплава. Методом мёссбауэровской спектроскопии исследованы сверхтонкие магнитные взаимодействия в интервале от 90 до 450 К и установлены температурные зависимости магнитных характеристик сплава в зависимости от конфигурации ближайшего окружения атома железа.
Показать АннотациюВ условиях комбинированного разряда, создаваемого в режиме программированного импульса, реализована стабилизация горения жидкого спирта, инжектируемого в капельной фазе с секундным массовым расходом $dm_2/dt=0.5-3$ г/с в дозвуковую воздушную струю с секундным массовым расходом $dm_1/dt=10-100$ г/с, истекающую в затопленное пространство (воздух атмосферного давления).
Показать АннотациюЭкспериментально показано, что усиление ветровой волны обусловлено воздействием вихрей, периодически формирующихся в вязком слое ветрового потока и деформирующих передний склон волны. Усиление представляет собой циклы роста крутизны волны до критического значения и распада волны на длинные линейные неплоские волны. Предлагается метод расчета усиления волн на глубокой воде для заданного поля ветра. Метод проверен в лабораторных и натурных условиях.
Показать Аннотацию