Выпуск 5, 2018

А. В. Белинский

Рассмотрен эксперимент по проверке выполнимости принципа неопределенностей Гейзенберга, предложенный Карлом Поппером и осуществленный на практике. В нем, как и в парадоксе Эйнштейна-Подольского-Розена, использовано свойство квантовой запутанности пары элементарных частиц. При этом фактически осуществляется формирование фантомного изображения узкой щели. Результаты эксперимента, на первый взгляд, свидетельствуют в пользу нарушения принципа неопределенностей. Но проведенный анализ пространственного разрешения фантомного изображения щели показывает, что это не так. Более корректный учет дифракции пространственно ограниченных световых пучков убеждает в отсутствии каких-либо нарушений принципа неопределенностей. Полученные результаты также могут быть использованы для оценки предельного качества дифракционно ограниченных фантомных изображений.

Photon-assisted electronic transport through an asymmetrically coupled triple-quantum dot interferometer

J. Bai, L. Li$^1$, Z. He, S. Ye, W. Sun

We present theoretically the quantum electronic transport through an interferometer asymmetrically coupled with triple quantum dots. Using the Keldysh non-equilibrium Green's function method, the photon-assisted transport properties through the asymmetric quantum system are numerically analyzed. The sidebands of the photon-assisted tunneling process appear when driven by the time-modulated field. The average current spectra are simulated as a function of quantum dot energy to understand the roles of side-coupling strength and time-modulated field in sideband effect and electron tunneling. This is helpful in future design of the basic structures required for quantum computation applications.

Mechanical Properties of Y2Al Crystal

T. Özer$^1$, M. Karataşlı

Using Density functional theory (DFT) calculations, we study the structural parameters and mechanic properties of Y2Al compound. Investigated using the generalized gradient approximation (GGA) with ab initio method. The inde-pendent elastic constants of Y2Al compound were calculated and the results show that Y2Al compound is mechanically stable. Some polycrystalline quantities such as the bulk and shear modulus, Young’s modulus, and Poisson’s ratio of Y2Al compound were derived from calculated elastic constants. The obtained results were compared with the existing experimental and other theoretical data.

А. А. Паршинцев, В. В. Шорохов, Е. С. Солдатов

Используя метод параметризации электронного энергетического спектра молекул, теоретически исследованы особенности энергетического спектра семейства молекул монометаллического координационного соединения терпиридина с металлическими атомами Rh, Ru, Pt, а также электронные транспортные характеристики молекулярных одноатомных транзиторов на основе молекул этого семейства. Для рассматриваемых молекул получены коэффициенты, задающие параметрическую оболочечную модель энергетического спектра. Показано, что для выбранных атомов переходных металлов, с близким количеством $d$-электронов, электронные транспортные характеристики молекулярных одноатомных транзисторов на их основе имеют схожую форму и особенности.

Analysis of secondary photons emergent from combined material slab as a function of slab thickness

M. Bencheikh$^1$, A. MAGHNOUJ$^1$, J. TAJMOUATI$^1$, A. Didi$^1$

Material science is very important to development in linear accelerator. Determination and understanding material behavior to X-rays is a basic study for photon beam modifiers developments and improvements. Monte Carlo model was used to simulate 6 MV photon beams produced by Varian Clinac 2100 accelerator with flattening filter and thereafter the flattening filter was replaced by a slab of aluminum and copper separately and by slab of both materials with different thickness of 2.5 mm, 5 mm, 7.5 mm and 10 mm. The purpose was to investigate the scattered photons with thickness for a combined material slab as a function of off-axis distance. The scattered photons increased with thickness of alone copper slab, combined aluminum-copper slab and copper-aluminum slab, but for alone aluminum slab, they decreased with slab thickness. The stacking order of these two materials affects the characterization of scattered photons in material slab with thickness. The addition of a material slab to another material slab affects the scattered photons production and depending on the manner that the stacking was done. The material combination could improve the radiotherapy efficiency in beam modifier development.

Ф. А. Балабин$^1$, Д. С. Морозова$^2$, А. С. Майоров$^{1,3,4}$, А. А. Мартьянов$^{1,3,4}$, М. А. Пантелеев$^{1,3,4}$, А. Н. Свешникова$^{1,3,4}$

Безъядерные клетки крови, тромбоциты, должны обладать способностью за одну секунду реагировать на активацию. Эта способность обеспечивается кальциевой сигнализацией – процессом передачи сигнала внутри клетки посредством повышения концентрации ионов кальция в цитозолее за счет их выхода из эндоплазматического ретикулума через канал-рецептор к инозитолтрифосфату (И3ФР). Как и во многих других клетках, повышение концентрации кальция в цитозоле клетки происходит не монотонно, а в виде осцилляций. В настоящей работе теоретически и экспериментально исследуются закономерности развития этих осцилляций. Для наблюдения концентрации кальция в тромбоците используется микроскопия полного внутреннего отражения клеток, иммобилизованных на фибриногене и загруженных чувствительной к кальцию флуоресцентной краской Fura-2. Для описания развития осцилляций используется модифицированная с учетом параметров тромбоцита математическая модель пары ИФ3Р-АТФаза из работы Кайзера-Де Янга (PNAS, 89(20):9895-9899, 1992). Результаты работы показали, что кальциевые осцилляции в тромбоците обладают характерной формой пика, которая может быть описана теоретически только введением поправок в математическую модель, физический смысл которых состоит в кооперативной активации ИФ3Р.

М. И. Васильев$^1$, М. Г. Гапочка$^2$, И. П. Денисова$^1$, О. В. Кечкин$^3$

Определено нелинейно-электродинамическое изменение фазы электромагнитной волны после прохождения через гексапольное магнитное поле пульсара. Показано, что в силу уравнений нелинейной электродинамики вакуума любой импульс электромагнитного излучения изменяет свою первоначальную поляризацию. Передняя и задняя части импульса длиной $c\tau$ оказываются линейно поляризованными во взаимно ортогональных плоскостях, а часть, заключенная между ними, в общем случае превращается в эллиптически поляризованную волну.

К. В. Жуковский

Проводится теоретическое исследование и моделирование подавления низших гармоник излучения лазера на свободных электронах (ЛСЭ) с двухчастотным ондулятором. Для этого применяется феноменологическая модель ЛСЭ, которая описывает эволюцию мощности в ЛСЭ с учётом всех основных потерь. Проводится сравнение излучения гармоник в ЛСЭ с двухчастотным плоским ондулятором и с обычным плоским ондулятором. Исследуется излучение гармоник и индуцированный ЛСЭ разброс энергии в однопроходном ЛСЭ, где низшие по отношению к n-ой гармоники подавлены, например, сдвигом фазы электронов относительно фотонов на 2π/n между ондуляторным секциями. Показываются преимущества использования двухчастотного ондулятора в ЛСЭ с подавленными низшими гармониками и возможность генерации в нём мощного рентгеновского излучения высших гармоник в линейном режиме. Мощность последних может превосходить мощность основного тона обычного ЛСЭ с плоским ондулятором.

В. А. Буров, Д. И. Зотов, О. Д. Румянцева

Предлагается алгоритм оценки геометрических и фазовых поправок для приемоизлучающих преобразователей кольцевой антенной решетки ультразвукового томографа. Эти поправки необходимо принимать во внимание на этапе восстановления пространственных распределений скорости звука и коэффициента поглощения исследуемого объекта (молочной железы). В противном случае качество получаемых томограмм будет заметно ухудшаться.

Ю. А. Еремин, А. Г. Свешников

Рассматривается задача дифракции поля плоской электромагнитной волны на линейном кластере из двух плазмонных наночастиц с учетом эффекта нелокальности. В основу исследования положена математическая модель Обобщенного нелокального отклика (Generalize Non-Local Optical Response). На основе модификации метода Дискретных источников проводится сравнительный численный анализ частотных характеристик рассеяния в зависимости от геометрии частиц и расстоянии между ними. Установлено, что учет продольных полей оказывает существенное влияние, как на сечение экстинкции, так и еще в большей степени на сечение рассеяния.

В. М. Шибков, Л. В. Шибкова, А. А. Логунов

Определена степень ионизации плазмы в нестационарном пульсирующем разряде, создаваемом с помощью стационарного источника питания в дозвуковых и сверхзвуковых воздушных потоках. Экспериментально получено, что при изменении скорости потока от 150 м/с до 520 м/с концентрация электронов в плазме вблизи электродов при неизменном разрядном токе 15.5 А изменяется от 1015 см-3 до 4·1016 см-3, а температура газа возрастает от 400 К до 1250 К. Показано, что при низких дозвуковых скоростях воздушного потока степень ионизации газа в плазме пульсирующего разряда порядка 10-4, а с увеличением скорости потока до 500 м/с она резко возрастает и достигает величины 10-2.

Н. Н. Калиткин$^1$, И. А. Козлитин$^1$, А. А. Белов$^{2,3}$

Уравнение состояния газовой плазмы хорошо описывается моделью Саха. В данной работе в модель Саха включен учет собственного объема ионных остовов. Это позволило распространить модель Саха на область сверхвысоких плотностей и умеренных температур, где плазму можно называть жидкой. При этом термодинамика модели Саха существенно сблизилась с термодинамикой модели Томаса-Ферми, которую традиционно применяют для описания конденсированного вещества.

Ю. Ю. Плаксина, А. В. Пуштаев, Н. А. Винниченко, А. В. Уваров

Показано, что конвективные структуры, образующиеся при нагреве снизу плоского слоя жидкости, определяются не только стандартными параметрами подобия (числами Прандтля, Рэлея и Марангони), но и наличием или отсутствием эластичной пленки на поверхности жидкости, которая возникает за счет примесей и стабилизирует поверхность. Для блокировки конвекции Марангони оказывается достаточным того количества примесей, которое содержится в дистиллированной воде и только дополнительная очистка воды (деионизация) позволяет получить термокапиллярный эффект. С помощью инфракрасной термографии поверхности определен средний размер тепловых структур, возникающих на поверхности в разных жидкостях при различных толщинах слоя и температурах дна. Рассматривается теория конвекции с учетом примесей в линейном и нелинейном приближениях и демонстрируется хорошее соответствие теоретических расчетов с экспериментальными данными, полученными в данной работе.

А. С. Жамков, В. Е. Жаров

В статье рассмотрено моделирование движения двух низкоорбитальных информационно связанных космических аппаратов для измерения параметров гравитационного поля Земли. В модели движения аппаратов учтены факторы, влияющие на движение спутников, находящихся в непосредственной близости к Земле, основными из которых являются несферичность геопотенциала и сопротивление атмосферы, действие приливов, а также влияние Луны, Солнца и планет Солнечной системы. В результате моделирования проведен поиск оптимальной взаимной конфигурации аппаратов в обеспечение полноты выполнения научных задач и возможности технической реализации проекта.

А. В. Каюкова$^1$, А. В. Исаева$^2$

Статья посвящена разработке математической модели многокомпонентной неизотермической фильтрации нефти и газа с учетом процессов термодеструкции керогена, протекающих при нагреве нефтекерогеносодержащих пластов. На основе данных об апробации термогазового метода на месторождении баженовской свиты, а также используя данные лабораторных пиролитических исследований, сформулирована система дифференциальных уравнений, описывающих термодеструкцию. Полученная одномерная начально-краевая задача решена с приминением численных методов, реализован программный комплекс, позволяющий проводить численные эксперименты с моделью при различных значениях параметров. Численные эксперименты проделаны с двумя моделями: с классической моделью фильтрации и с моделью, дополненной уравнениями, описывающими термодеструкцию. Проведено сравнение результатов экспериментов, полученных на основе двух различных моделей. Показано, что предложенной в настоящей статье моделью воспроизводятся основные процессы, ожидаемые при реализации теплового воздействия на нефтекерогеносодержащие пласты: увеличение нефтенасыщенности, увеличение пористости, изменение состава нефти. При сравнении результатов расчета, выполненных на основе двух моделей, выявлено, что термодеструкция оказывает влияние на такие параметры, как пластовое давление, насыщенность фазами и накопленную добычу. Таким образом, предложенная в настоящей работе модель позволяет более точно описать физические процессы, происходящие в нефтекерогеносодержащем пласте при тепловом воздействии.

В. О. Михайлов$^{1,3}$, М. .. Диаман$^2$, Е. П. Тимошкина$^3$, С. А. Хайретдинов$^3$

Спутники ГРЕЙС работают в космосе более 15-ти лет. За это время не только накоплены уникальные временные ряды ежемесячных моделей, но и существенно усо-вершенствованы методы обработки данных и подавления различных помех, в первую очередь связанных с избирательной чувствительностью вдоль и поперек орбиты, что позволило увеличить число сферических гармоник в ежемесячных моделях ГРЕЙС с 40 до 80 и даже 96. Это, в частности, открыло новые перспективы для исследования постсейсмических процессов в областях крупных землетрясений. В работе обсуждаются возможные геодинамические причины возникновения положительной аномалии гравитационного поля после Симуширского землетрясения 15 ноября 2006, рост которой начался через несколько месяцев после этого события и по времени совпал с активизацией сейсмичности на продолжении зоны косейсмического разрыва в глубину. Выполненное численное моделирование с использованием данных станций GPS и временных вариаций гравитационного поля показало, что вязкоупругая релаксация напряжений, возникших в результате землетрясения, играет подчиненную роль. Основным процессом, ответственным за постсейсмические смещения и рост гравитационной аномалии является постсейсмический крип в обширной зоне вокруг области сейсмического разрыва, в том числе на его продолжении до глубины достигающей 100 км.

В. Б. Лапшин$^{1,2}$, В. Б. Смирнов$^{1,3}$, А. А. Cкубачевский$^2$, А. В. Пономарев$^3$, А. В. Патонин$^3$, А. А. Хромов$^3$, М. Г. Потанина$^{1,3}$

В статье приводятся результаты численного эксперимента по воздействию электромагнитного излучения на прочностные характеристики природных и искусственных материалов и данные лабораторных экспериментов по разрушению материалов (песчаники Береа и бетоны) под воздействием электрического тока при нагружении образцов с постоянной скоростью деформации.