Выпуск 5, 2019

В. М. Шибков

В обзоре представлены результаты цикла фундаментальных исследований, проведенных на физическом факультете МГУ имени М.В. Ломоносова, нового типа поверхностного СВЧ-разряда. Разряд создавался поверхностной волной на диэлектрической антенне при подводе к ней мощного электромагнитного излучения сантиметрового диапазона длин волн. В широком диапазоне изменения внешних условий изучены основные свойства СВЧ-разряда и пространственно-временная эволюция параметров создаваемой поверхностным разрядом плазмы.

А. Э. Сидорова

Системно изложена роль естественного отбора в биологической эволюции, отражающая современные биологические концепции. Предложен и разработан новый подход к теоретическому обобщению и математическому описанию этой ключевой проблемы биологии, основанный на представлениях о физическом явлении «протекания». Естественный отбор оптимальных вариантов в эволюционном потоке мутаций рассмотрен в качестве перколяционного фильтра как физического инструмента, составляющего механизм отбора. Модель основана на представлениях о самоорганизации в иерархических структурах видообразования, где триггерные свойства ячейки (узла) как вентиля определяют детерминированную компоненту закрепления новых мутаций, а дрейф определяет коллективное поведение узлов и связей (мутаций) перколяционной решетки, вносящее элемент случайности в процесс закрепления новых мутаций в потоках мутаций. В результате рассмотрения различных значений коэффициентов отбора и дрейфа, а также соотношения запрещающих и разрешающих мутаций, получены режимы закрепления мутаций в поколениях на популяционном уровне.

Design of a loop-based random access memory based on the nanoscale quantum-dot cellular automata

S. Seyedi, G. Alireza, N. J. Navimipour

The use of modern Quantum-dot Cellular Automata (QCA) on the nanoscale gives better results than Complementary Metal Oxide Semiconductor (CMOS) technology such as diminution power consumption, augmentation clock frequency, and device density enhancement. Thereupon, it becomes a substantial technology for forming whole varieties of memory. Random Access Memory (RAM) is an essential element of any computer set where the operating system, application programs, and data can be kept to rapidly admonition via the main processor. The RAM is extremely swifter to read from and write into other kinds of the computer storages. There are some QCA cells for memory structures, wherein their specifications are used to design more optimized structures than CMOS. The offered techniques in the previous studies lead to extend in the occupied area, the circuit complexity, and the clock cycle. So, a new QCA-based RAM is proposed in this paper based on D-latch. Ultimately, 4×1 RAM designed by applying the offered memory. The operational authenticity of the offered layouts is demonstrated utilizing QCADesigner software. Also, the QCAPro tool is utilized for calculating the dissipated energy of the circuit. The obtained results have indicated that the offered design has a smaller number of cells, declines complexity, minimizes the wire length and wire crossing. Also, the wasted area has improved based on the one-level loop-based structure. The simulation results also have confirmed the efficiency and helpfulness of the proposed models. The suggested D- latch has 24 QCA cells and the wasted area is 0.02 . Each memory structure in RAM layout has the wasted area of 0.06 and 55 QCA cells. The proposed RAM cell demonstrates that 79% of cell numbers and 2.66% of wasted area has improved compared with the existing circuits.

Н. Э. Смирнов

Работа посвящена теоретическому изучению магнитопластического эффекта, кото- рый проявляется в движении дислокаций в твердых телах в результате воздействия на них магнитного поля в отсутствие механической нагрузки. Получено выражение для эффективного магнитного заряда, приходящегося на единицу длины дислокации, который возникает в результате действия магнитного поля на дислокацию. Изучены эффекты, связанные с появлением индуцированных магнитных зарядов на дислокациях. Показано, что эффективный магнитный заряд возникает при взаимодействии магнитного поля только с краевыми компонентами дислокаций. Получено выражение для силы, действующей на дислокацию а магнитном поле и показано, что в экспериментах по изучению движения дислокаций в магнитном поле определяющую роль должна играть проекция этой силы на плоскость скольжения дислокации.

В. С. Шевцов$^{1,2}$, О. П. Поляков$^{1,2}$, В. В. Амеличев$^3$, С. И. Касаткин$^2$, П. А. Поляков$^1$

Разработана теория, объясняющая экспериментальную зависимость изменения магнитосопротивления нанополоски FeNiCO от величины внешнего магнитного поля. Теория основана на предположении об одномерной неоднородности распределения намагниченности в нанополоске, что позволяет реализовать эффективный алгоритм решения микромагнитной равновесной задачи. Показано, что разработанная теория хорошо согласуются с расчётами в рамках специализированного пакета OOMMF, но существенно превосходит его по производительности для задач данного типа.

С. А. Артюкова, К. А. Свешников, П. К. Силаев, А. В. Толоконников

Исследовано поведение электронных уровней атома водорода в пространстве, ограниченном плоской поверхностью, на которой для электронных волновых функций задано условие ``невылетания'' из объема. Показано, что в процессе адсорбции атомов водорода образцом с чистой гладкой поверхностью, большой энергией сродства и низкой начальной концентрацией водорода внутри может выделяться значительное количество энергии. Результаты получены как с помощью прямого численного счета с использованием метода конечных элементов, так и с помощью вариационных оценок, основанных на подборе пробных функций специального вида.

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

В работе, в рамках (3+1)-мерной модели Намбу--Йона-Лазинио исследован фазовый портрет плотной кварковой материи с учетом изотопической и кирально-изотопической ассиметрии в составе кварков. Показано, что кирально-изотопический химический потенциал способствует появлению в системе фазы пионной конденсации.

К. В. Жуковский

Проводится феноменологическое моделирование нелинейной генерации гармоник в экспериментах с однопроходными лазерами на свободных электронах (ЛСЭ). Моделируется постепенный выход гармоник излучения в режим насыщения и поэтапное достижение мощности насыщения. Модель включает основные потери для каждой гармоники в отдельности с учётом того, что ондуляторное излучение (ОИ) и электронно-волновое взаимодействие на длинах волн высших гармоник более чувствительны к разбросу энергии пучка электронов, его расходимости, и др. факторам. Результаты феноменологического моделирования сравниваются с экспериментальными данными соответствующих ЛСЭ и с численным моделированием. Предложенная модель даёт хорошее соответствие экспериментам SALCA, LEUTL, LCLS и др. в различных условиях, а также их численным моделям. В отличие от последних, феноменологическое модель позволяет быстро получить реалистичное описание эволюции мощности и коэффициентов группировки ЛСЭ на любом персональном компьютере и даже на инженерном калькуляторе. При этом возможно исследовать практически любые конфигурации магнитного поля ондулятора. Показано, что в отличие от спирального ондулятора, который излучает 1ю и 2ю гармоники за счет эмиттанса пучка, в ЛСЭ с эллиптической поляризацией поля ондулятора с 3й гармоникой, излучается в основном 1я и 5я гармоники ЛСЭ.

А. С. Леонов$^1$, А. Н. Шаров$^2$, А. Г. Ягола$^2$

В работе представлено решение специальной трехмерной обратной задачи эластографии: в рамках квазистатической модели линейно-упругого изотропного тела, подверженного действию поверхностных сил, определить распределение модуля Юнга в исследуемых биологических тканях по известным значениям вертикальных смещений этих тканей. Цель такого исследования -- нахождение локальных включений в ткани, интерпретируемых как опухоли и имеющих значения модуля Юнга, существенно отличающиеся от известного фонового значения. Дополнительно предполагается, что модуль Юнга есть постоянная функция внутри искомых включений, геометрия которых задана параметрически. Эта обратная задача приводит к решению нелинейного операторного уравнения, которое вариационным методом сводится к экстремальной задаче нахождения числа включений, параметров, задающих их форму, а также модуля Юнга для каждого включения. Алгоритмически задача решается с использованием модификации метода расширяющихся компактов В.К.Иванова и И.Н. Домбровской. В качестве иллюстрации работы алгоритма приводятся примеры решения модельных обратных задач с включениями в форме шаров. Для найденного решения одной из модельных задач проводится апостериорная оценка точности полученного распределения модуля Юнга.

Structural and morphological studies under small-angle neutron scattering of tungsten alloys

E. Demir, Yu. Gledenov, A. Tuğrul, M. N. Mirzayev, A. K. Islamov, V. A. Turchenko, O. Yılmaza, B. Bülent, E. Sansarbayar, M. Öveçoğlu

In the present work, W – 6 wt.% B4C – 2 wt.% TiC – 1 wt.% C powders were mechanical alloyed for 6 hours and sintered at 1750 oC for under N2, H2 gas flowing conditions in order to understand the structure and surface morphologies of the tungsten samples. Phase and microstructural characterization investigations of tungsten alloys were carried out using X-ray diffraction, scanning electron microscopy, small-angle neutron scattering, and Raman spectroscopy. Tungsten boron and tungsten boride as major phases were identified in the X-ray diffraction patterns. Raman spectra indicated the existence of the carbon phases, which are the disordered graphite (D) and graphite (C). Small-angle neutron scattering measurements were performed to obtain the distribution of powders. The results were in good agreement with scanning electron microscopy findings.

E-model α-attractor on brane from Planck data and reheating temperature

F. Salamate, I. Khay, M. Ferricha-almi, H. Chakir, M. Bennai

In inflation sdandard scenario with α-attractors E-model, the infaltionary parameters determine by the e-fold number N and by the parameter α. Therefore, we study this model in the framework of the Randall--Sundrum type-II braneworld (RSII ). From the scalar curvature perturbation constrained by the recent observation values, and in the high-energy limit V>>λ, we can reduce the value range of the parameter α in order to render the inflationary parameters (n_{s}, r and ((dn_{s})/(dln k))) compatible with the latest Planck data. For the reheating epoch, we have computed and discussed the reheating temperature T_{reh} for several parameters, and it is large T_{reh}∼10¹³GeV.

А. В. Моргунова$^1$, О. С. Сажина$^2$

Проводилось статистическое исследование участка небесной сферы, который по радио данным анизотропии реликтового излучения содержит кандидата в космичекую струну (поле CSc-1) с целью дополнительного обоснования этого кандидата. Космические струны -- одномерные объекты космологических масштабов, которые могут проявлять себя, в частности, как гравитационные линзы, обладающие характерными особенностями. Решена задача статистического сравнения плотности распределения гравитационно-линзовых пар источников (галактик) в полях, не содержащих космических струн, с распределением аналогичных пар в поле CSc-1. Использовались непараметрические ранговые критерии сдвига, позволяющие работать с малыми выборками при неизвестном законе распределения; обсуждались пределы применимости критериев. Выявленное различие двух указанных распределений служит дополнительным аргументом в пользу наличия в поле CSc-1 струны. Обнаружение космических струн послужило бы уникальным наблюдательным тестом современных космологических теорий, в том числе, многомерных моделей.

Personal dose equivalent conversion coefficients skins dose for mono-energetic photons, electrons and positrons: Monte Carlo approach and development an analytical approach

H. Al Kanti, T. EL BARDOUNI, O. EL HAJJAJI

The present work seeks to calculate and development of a new set of the personal dose equivalent conversion coefficients (Skins Dose) for mono-energetic photons (in absorbed dose and Kerma approximations), electrons and positrons from 10 keV to 10 MeV on the phantom ICRU tissue. The conversion coefficients calculations were two ways: Monte Carlo and development an analytical approach using FORTRAN program. The results obtained in this work were found to be in good agreement with to those published in joint report of ICRU and ICRP, 2017 [1]. The numerical comparison was made to validate DOSRZnrc code for conversion coefficients calculations as well as testing the developed of an analytical a new approach using FORTRAN. Our study can be useful to improve standards of protection for medical workers for procedure resulting in potentially high exposures and to develop methodologies for the best assessing and for reducing exposures.

Modeling of the 2 MW TRIGA Mark-II research reactor using the deterministic codes system DRAGON5 and DONJON5

O. Jai$^1$, O. EL HAJJAJI$^1$, T. EL BARDOUNI$^1$

This paper investigates the applicability of the DRAGON5 and DONJON5 code system to develop an accurate full-core model of the Moroccan 2 MW TRIGA Mark-II research reactor. The evaluated cross-section data library ENDFB.VII.1 with SHEM-295 group structure was used. A validation approach is applied to verify the consistency of the developed model. The results of the deterministic calculations based on ENDFB.VII.1/DRAGON5/DONJON5 scheme are compared with the experimental values available in the safety analysis report (SAR) as well as the Monte Carlo results. It was found that the DRAGON5 and DONJON5 code system results for core excess reactivity, critical size, reactivity worth of the five control rods, the power distribution and hot rod power peaking factor are in good agreement with measurements and the MCNP5 simulation values. Therefore, this study proves the capability of the DRAGON5 and DONJON5 code system to reliably simulate the TRIGA Type research reactors.

Б. И. Гончаренко$^1$, А. И. Веденев$^2$, А. С. Шуруп$^3$

Анализируются результаты эксперимента по измерению скалярно-векторных характеристик акустического поля в мелком водоеме с газированным грунтом. Одновременная регистрация звукового давления и трех взаимно ортогональных составляющих колебательной скорости осуществлялась с использованием приемника звукового давления и векторного приемника. В качестве источника, расположенного на глубине водного слоя, использовался буксируемый излучатель тонального сигнала; в качестве источника, расположенного вблизи границы вода-воздух использовался шумовой сигнал от проходящего судна. Показано, что при пространственном убывании составляющих звукового поля наблюдаются существенные вариации уровней звукового давления и составляющих колебательной скорости, вне зависимости от глубины погружения источника звука. При расположении источника звука на глубине водного слоя характер зависимости пространственного затухания составляющих акустического поля различный, а при расположении источника шумового сигнала под поверхностью границы вода-воздух характер убывания амплитуд звукового давления и вертикальной составляющей колебательной скорости одинаков на всей трассе измерения.

И. А. Знаменская, И. В. Мурсенкова, Д. С. Наумов, Н. Н. Сысоев

Проведено экспериментальное исследование развития импульсного объемного разряда с предыонизацией в неоднородном сверхзвуковом потоке воздуха около клина в канале ударной трубы и газодинамического потока, возникающего после разряда. При инициировании разряда на различных стадиях нестационарного течения изучены возникающие в донной области клина плазменные конфигурации. Проанализированы условия самолокализации объемного разряда в вихревую зону за клином при числах Маха падающей ударной волны 2.6-3.5 (числа Маха потоков до 1.50, плотность до 0.15 кг/м3).