Выпуск 3, 2016

Б.С. Ишханов, А.А. Кузнецов, Д.Е. Ланской, А. А.Мартынов

Рассмотрены особенности электромагнитных взаимодействий в изотопах серебра. Исследована зависимость свойств возбужденных состояний изотопов Ag от массового числа A = 95–117. В низколежащих возбужденных состояниях при энергиях E < 4–5 МэВ отчетливо проявляются характерные черты вращательного спектра. В области энергий выше порога вылета нуклонов 5–10 МэВ перекрытие возбужденных состояний, соответствующих одночастичным возбуждениям, приводит к непрерывному спектру. В области энергий E = 10–35 МэВ в изотопах Ag основную роль играет возбуждение гигантского дипольного резонанса. Выполнен анализ экспериментальных данных о сечениях фотоядерных реакций на изотопах Ag в области гигантского дипольного резонанса.

Survey of segregation alteration of hydrogen-helium mixtures via structure factor

S. Mohammad Motevalli

In this study, thermodynamic instabilities in hydrogen-helium fluid mixture have been analyzed. These kinds of investigations are inevitable for indicating hydrodynamic transitions in Hydrogen-Helium fluid mixture. Therefore, first we have derived equation of state of mixture via Barker-Henderson statistical perturbation theory. Moreover, we have used Yiping radial distribution function in calculating perturbed terms. Via equation of state, we have calculated excess Gibbs free energy and the Gibbs free energy in the long wavelength limit. By means of this energy in hand we could estimate degree of hetero-coordination and segregations of this mixture which is a measure for defining thermodynamic instabilities. At last, these measurements have made us capable of anticipating thermodynamic instabilities and coordination of mixture in different concentrations.

Rogue waves fore Kadomstev-Petviashvili solutions in a warm dusty plasma with opposite polarity in Earth's mesosphere

Hesham G. Abdelwahed

By using the reductive perturbation technique, the Kadomstev-Petviashvili (KP) equation for the first-order potential is derived,which is then transformed into a nonlinear Schrödinger equation (NLS) by using appropriate variable transformations. The latter admits a solitary wave solution. However, when the carrier waves frequency is much smaller than the dust plasma frequency, the DA waves evolve into the nonlinear modulation instability, generating modulated wave packets in the form of Rogue waves. The dependence of rogue waves profiles on the system parameters investigated numerically. The dusty plasma parameters in this system are within the ranges of the dusty plasma parameters corresponding to cometary tails, upper mesosphere and Jupiter's magnetosphere.

Nonlinear ion acoustic solitary waves in electron-positron inhomogeneous Plasma

Ahmed El-Sayed Mowafy

A theoretical investigation has been made for studying the propagation of ion-acoustic waves (IAWs) in a weakly inhomogeneous, collisionless, unmagnetized, three-component plasmas, whose constituents are inertial ions, nonthermal electrons, and Boltzmannian positrons. Employing reductive perturbation method (RPM), the variable coefficients Korteweg–de Varies equation (KdV) is derived. At the critical ion density, the KdV equation is not suitable for describing the system. Thus, a new set of stretched coordinates is considered to derive the modified variable coefficients KdV equation. Above (below) this critical point the system supports compressive (rarefactive) solitons. The effect of plasma parameters on the soliton profile has been considered. It has been shown that the width and the amplitude of the soliton affected by wave propagation speed, ratio of positron-to-electron density, and nonthermal parameter.

К. В. Жуковский

Представлены операторные решения дифференциальных уравнений в обычных производных нецелого порядка и уравнений типа Блэка–Шоулза и теплопроводности Фурье. Для их решения применяются обратные дифференциальные операторы, интегральные преобразования и обобщенные формы полиномов Эрмита и Лагерра с несколькими переменными и индексами. Приведены примеры решения обыкновенных дифференциальных уравнений и расширенных форм уравнений в частных производных типа Фурье, Шрёдингера, Блэка–Шоулза и др. с помощью операторного метода. Рассмотрены уравнения, содержащие производную Лагерра. Продемонстрировано применение операторной техники для решения ряда физических задач, связанных с движением зарядов в рамках квантовой механики и с распространением тепла.

First-principles study of the structural, elastic, mechanical, electronic, and optical properties of cubic Mg2TiO4

Wei Zeng, Qi-Jun Liu, Zheng-Tang Liu

We have performed ab-initio total energy calculations using the plane-wave ultrasoft pseudopotential technique based on the first-principles density-functional theory (DFT) to study the structural, elastic, mechanical, electronic, and optical properties of cubic Mg2TiO4. The calculated lattice parameter a is in good agreement with the experimental values. The independent elastic constants are calculated. The mechanical properties, including bulk, shear and Young’s modulus, Poisson’s coefficient, compressibility and Lamé’s constants are obtained using the Voigt-Reuss-Hill method. The Debye temperature is estimated using the Debye-Grüneisen model. Band structure, density of states and charge densities are shown and analyzed. In order to clarify the mechanism of optical transitions of cubic Mg2TiO4, the complex dielectric function, refractive index, extinction coefficient, reflectivity, absorption coefficient, loss function and complex conductivity function are calculated.

Владимиров И.Ю., Ишханов Б.С., Овчинникова Л.Ю., Шведунов В.И., Юров Д.С.

В статье приведено описание и результаты расчета источника электронов с высокой яркостью пучка, который позволит получать последовательности из 4-х сгустков с зарядом 1 нКл каждый, следующих с частотой 50 Гц. Среднеквадратичный нормализованный поперечный эмиттанс сгустка не превышает 4 мм мрад, среднеквадратичная длительность составляет 3 пс, энергия регулируется в диапазоне 35-50 МэВ.

А.В. Белинский, А.К. Жуковский

Предложен вариант эксперимента с коррелированной парой частиц в запутанном (entangled) состоянии, который демонстрирует эффект изменения поляризации запутанного фотона, показывающий реальность всех различных состояний суперпозиции и соответствующего им вектора состояния квантовой системы. Анализируют-ся возможные последствия этого факта.

А.В. Белинский, В.Б. Лапшин

Рассматриваются особенности поведения квантовых частиц в различных экспериментальных ситуациях. Рассмотрены варианты двухлучевой интерференции одиночного фотона и возможности формирования им «стоячей» и «бегущей волны» с интерференционными минимумами – «мертвыми» зонами на пути его распространения, которые наглядно демонстрируют качественные отличия поведения одиночного фотона в зависимости от того, распределен ли он по одной или двум пространственным модам. При наблюдении же трехлучевой интерференции оказывается, что до момента фотодетектирования в световом поле одновременно должны присутствовать все три моды. Если в каждой моде присутствует по фотону, то это противоречит закону сохранения энергии, что свидетельствует о том, что до момента измерения (априори) наблюдаемая величина (число фотонов в поле) не имеет какого-либо определенного значения, если, конечно, квантовая система не находится в собственном (фоковском) состоянии измеряемой величины. Мы рассмотрели также определенного рода телепортацию квантовых частиц в нетрадиционно понимаемом смысле этого слова, когда элементарные частицы преодолевают области пространства, в которых они не могут находиться, точнее границы, на которых вероятность их нахождения равна нулю. На этих границах импульсное воздействие частиц на что-либо отсутствует, и они как бы становятся ненаблюдаемыми.

В.Ю. Иванов, И.Б. Иванова (Полякова)

Теоретически и численно рассмотрены процессы формирования фазовых пространственных структур в поперечном сечении световой волны в пассивном нелинейном кольцевом резонаторе. Численно показана возможность формирования фазовых структур типа ролла и гексагона, являющихся результатом соревновательной динамики нелинейных мод в резонаторе, а также более сложных фазовых структур, формирующихся в результате кооперативной динамики нелинейных мод.

В.В. Калегаев, И.С. Назарков

Исследована структура магнитосферного магнитного поля во время бури 14 февраля 2009 года. Для каждого часа времени на основании данных по солнечному ветру были рассчитаны модельные параметры (характеризующие магнитосферное магнитное поле) и была рассчитана эволюция магнитного поля в ходе бури при помощи модели магнитосферы Земли A2000. Было показано, что аномально спокойные геомагнитные условия в 2009 году способствовали расширению магнитосферы и были благоприятны для образования структур магнитное поля типа магнитного острова (плазмоидов) в области геомагнитного хвоста. В результате было установлено, что отрицательные вариации Bz компоненты в ночной магнитосфере могли возникать в ситуациях, когда магнитный поток через доли хвоста превышал некоторые критические значения, зависящие от параметров магнитосферных токовых систем. Показано, что формирование магнитного острова уменьшает магнитный поток через доли хвоста и предотвращает чрезмерно сильное развитие магнитного поля в хвосте.

А.С. Жамков, В.Е. Жаров

В статье изложены первые результаты по уточнению вектора состояния космического аппарата (КА) «Спектр-Р» в проекте «Радиоастрон», являющегося элементом наземно-космического радиоинтерферометра. Вектор состояния включает в себя по три компоненты положения и скорости аппарата в геоцентрической системе координат, которые посредством применения фильтра Калмана на основе радиодальномерных и допплеровских данных уточняются с каждой итерацией алгоритма. Показано, что полученные результаты по уточнению орбиты улучшают точность орбиты, рассчитываемой Институтом прикладной математики им. М.В. Келдыша (ИПМ РАН).

К.В. Куимов, М.В.Сажин, О.С.Сажина, В.Н.Семенцов, М.Н.Сиверский, В.Е.Жаров

В настоящей работе проанализированы видимые движения квазаров, являющихся опорными источниками небесной системы отсчета ICRS. Использованы кинематические параметры из 4 каталогов, составленных разными научными группами. Поле собственных движений было разложено по специальному набору векторных функций на сфере, которые являются неприводимым представлением группы вращений $O(3)$. По коэффициентам разложения сделана оценка степени неинерциальности барицентрической системы отсчета, вызванной обращением Солнечной системы вокруг центра Галактики. Рассчитаны направление и модуль вектора ускорения, они сопоставлены с альтернативными оценками. Использованный метод обсуждается как способ проверки закона Ньютона на больших масштабах.

М.В. Сажин, Ли Ян

Рассмотрено детектирование гравитационных волн кластером спутников. Детектор представляет собой оптический интерферометр, реализованный несколькими спутниками. Проведены расчеты для 3 космических аппаратов. Вычислен полный отклик детектора на монохроматическую гравитационную волну, источником которой является двойная звезда.

О.И. Диденкулов, И.И. Диденкулова, Е.Н. Пелиновский

Рассмотрен накат длинных волн на берег в бухте параболического сечения с составным дном, где область постоянной глубины вдоль главной оси бухты сопряжена с участком постоянного уклона дна. Исследование проведено аналитически в рамках нелинейной теории мелкой воды в приближении, что высота начальной волны мала по сравнению с глубиной бассейна, а отражение от излома дна пренебрежимо мало. Подробно рассмотрены три типа падающих волн: синусоидальная волна и одиночные волны положительной и отрицательной полярности. Показано, что нелинейная деформация синусоидальной волны на участке постоянной глубины происходит быстрее, чем у одиночных волн положительной и отрицательной полярности. При этом укручение одиночных волн отрицательной полярности происходит несколько быстрее, чем у одиночных волн положительной полярности. Следует отметить, что у волн положительной полярности укручается передний фронт волны, а у волн отрицательной полярности – задний. При накате таких нелинейно деформированных волн на берег бухты параболического сечения различия в крутизне могут иметь решающее значение, поскольку высота наката волн на берег в бухте параболического сечения прямо пропорциональна крутизне подходящей к откосу волны, и может привести к аномальным заплескам волн на берег.

И.А. Нестеров, А.М. Падохин, Е.С. Андреева, С.А. Калашникова

В работе представлены результаты моделирования прямой и обратной задач низкоорбитальной спутниковой УФ - томографии объемной скорости эмиссии OI 135.6 нм в ионосфере. Для решения прямой задачи использовалась геометрия орбиты спутников DMSP, блок 5D3, несущих среди прочей научной аппаратуры УФ - спектрометры SSUSI и SSULI, реальные параметры работы этих приборов (скорость и интервал углов сканирования), а также набор модельных распределений объемной скорости эмиссии, содержащих неоднородности различных масштабов. Полученные в результате решения прямой задачи данные об интенсивности УФ излучения на длине волны 135.6нм использовались в качестве входных данных для восстановления исходных модельных распределений объемной скорости эмиссии. При этом для решения полученной системы линейных уравнений применялись хорошо зарекомендовавшие себя в задачах низкоорбитальной радиотомографии ионосферы итерационные алгоритмы ART и SIRT. Показано, что для успешного восстановления исходных модельных распределений необходимо учитывать условие неотрицательности решения, использовать весовые функции для уменьшения решения в областях, где оно априори мало, а также использовать межитерационное сглаживание для устранения влияния погрешности аппроксимации, причем параметр сглаживания должен уменьшаться в ходе итераций. При выполнении этих условий вычислительные затраты для реализации алгоритмов решения СЛУ ART и SIRT оказываются сопоставимыми, а погрешность реконструкции составляет около 6%. Также было проанализировано влияние случайной и систематической погрешности данных на результаты реконструкций и показано, что зная уровень погрешности исходных данных, на этапе моделирования можно заранее подобрать параметры алгоритмов реконструкции так, чтобы эффективно подавить влияние на решение задачи шумов с относительными величинами порядка нескольких процентов.