Выпуск 5, 2020

А. И. Студеникин$^1$, К. А. Кузаков$^2$

Представлен краткий обзор проблемы электромагнитных свойств нейтрино и вклада в её исследование научной группы по физике нейтрино Московского университета.

А. Я. Гараева$^1$, А. Э. Сидорова$^1$, Н. Т. Левашова$^2$, В. А. Твердислов$^1$

Самоорганизованная критичность рассмотрена как пороговый этап автоволновой самоорганизации в эволюционном процессе. В предложенной модели самоорганизованная критичность определяется как набор пороговых параметров автоволновой системы уравнений и, следовательно, связана с формированием качественно новой биологической структуры – нового вида. Для построения автоволновой модели видообразования на популяционном уровне использованы опубликованные в научной литературе экспериментальные данные оценки скорости мутаций для групп мышей и одноклеточных эукариотов. Данный модельный подход демонстрирует соответствие имеющимся экспериментальным данным в процессе фиксации рецессивных мутаций: наличие трех этапов фиксации мутаций (накопление фенотипических отличий, пороговый уровень скорости мутаций и элиминация носителей мутаций) и максимальную скорость мутаций при отключении комплекса MMR и корректирующей активности полимеразы δ. Для анализа динамики численности мутантов в поколениях используется перколяционная модель мутаций с задержкой скорости мутаций. Полученные результаты демонстрируют точное соответствие применения автоволновой и перколяционной моделей фиксации мутаций для расчета и анализа динамики скорости мутационных процессов и численности носителей мутаций.

New Approach to Make Cylindrical Packaging Products in Rotation Around Their Fixed Axis During Irradiation in the Monte Carlo Simulation

A. Aknouch$^1$, Y. Elouardi$^4$, M. Mouhib$^5$, R. Sebihi$^2$, A. Didi$^3$, a. A. Choukri$^1$

This article, presents an approach to make the cylindrical packaging products in rotation around their fixed axis, in the Monte Carlo simulation during irradiation. This approach will solve the rotating plats around its fixed axis problem in the simulation so can be used to improve the dose uniformity and predict the irradiated products packaging form, taking into account its density and its position in the irradiation cell, to save time and the high costs of the experiments. This study has released at Moroccan gamma irradiation station. We have used the MCNPX code to simulate this approach. The validation has been done by an experiment measurement using sugar as a product and alanine dosimeters for dosimetric calculation.

В. И. Галкин$^1$, А. К. Манагадзе$^2$

Приводятся результаты модельных расчетов тестовых экспериментов по мюонной радиографии для нескольких конфигураций пустот в грунте и различных положений детекторов мюонов. Оценивается чувствительность метода для рассмотренных случаев. Работа закладывает основы количественного анализа данных в мюонной радиографии и может быть использована для планирования будущих экспериментов.

Н. Г. Гончарова

Оценка коэффициентов σ поверхностного натяжения четно-четных ядер с 10<A<212 проведена на основе использования их связи с жесткостью ядер. Значения жесткости рассчитаны из данных о средней квадратичной деформации ядер. Исследована корреляция значений σ со структурой нейтронных и протонных подоболочек. Показана связь поверхностного натяжения с деформацией.

Comparative study between Geant4,MCNP6 and experimentals results against gamma radiation comes from a cobalt-60 source

Y. El ouardi$^1$, A. Dadouch$^1$, A. Aknouch$^2$, M. Mouhib, A. MAGHNOUJ$^1$, A. Didi$^4$

The simulation codes based on the monte Carlo method are sophisticated averages and have become essential for dosimetry and radiation protection calculations close to the installations that handle radioactive sources. However, before starting to exploit these codes, they must be validated. The aim of this work is to validate two from the Monte Carlo simulation codes most used currency in the world, GEANT4 and MCNP6, for future use in dosimetry and radiation protection requirements in the BOukhalef Ionization Station (SIBO)/ Tangier, Morocco which manipulates a radioactive source of cobalt-60. The validation method is based on a comparison between the simulated results and those obtained by a Fricke system. The codes are well-validated, indeed the simulation and experimental results were in good agreement.

Н. Н. Нефедов, Н. Н. Дерюгина

Рассматривается начально-краевая задача для уравнения типа реакция-диффузия с сингулярно-возмущенным краевым условием Неймана в замкнутной, односвязной двумерной области. С физической точки зрения задача описывает процессы с интенсивным потоком через границу заданой области. Доказано существование, построена асимптотика и установлены условия устойчивости по Ляпунову стационарного решения. Асимптотика решения построена с использованием классического алгоритма Васильевой с применением метода Люстерника-Вишика. Доказательство существования и устойчивости решения проведено с использованием асимптотического метода дифференциальных неравенств

П. К. Ильин, Г. В. Коваль, А. М. Савченко

Настоящая работа лежит в русле новых подходов, связанных с получением и исследованием негиббсовских равновесных распределений. В настоящей работе на основе модели Изинга получено новое равновесное распределение для случая термостата соразмерного с системой. Также показано, что равновесное распределение сильно отклоняется от гиббсовского при термостате меньшем или соразмерном с выделенной системой и стремится к гиббсовскому в пределе большого термостата.

Е. А. Михайлов

В настоящий момент одной из наиболее распространенных моделей генерации магнитных полей галактик является планарное приближение в теории динамо. Оно позволяет свести задачу об эволюции магнитного поля к решению системы из двух уравнений для компонент, лежащих в плоскости диска. Как правило, исследование подобных задач осуществляется численно. Вместе с тем, в ряде случаев данная система уравнений допускает возможность аналитического решения, которое позволяет ответить на ряд важных приницпиальных вопросов. В настоящей работе представлено спектральное разложение решения соответствующей задачи, определены критические значения динамо-чисел для различных мод решения.

О. В. Кечкин$^{1,2}$, П. А. Мошарев$^{3,4}$

Найдено точное выражение для гармонических полей электродинамики Максвелла с дилатоном в терминах эллиптических функций Якоби и эллиптических интегралов Лежандра. Отдельно рассмотрен случай центральной симметрии полей и получены эффективные заряды всех трёх типов: электрический, магнитный и дилатонный. Представлено выражение для обобщённой силы Лоренца, действующей на пробную электрически заряженную частицу в этих полях.

Р. В. Егоров$^1$, В. Л. Саввин$^1$, Б. В. Прокофьев$^2$, А. В. Коннов$^2$

Обсуждается необходимость трехмерного моделирования движения многолучевого электронного потока в мощных многолучевых клистронах для реализации высоких значений КПД (70% и выше). Ранее в рамках одномерной и двумерной моделей расчёты эффективности взаимодействия проводились только для одного парциального пучка, и значение выходной СВЧ мощности определялось формальным умножением полученной мощности на число парциальных пучков. Рассчитанный таким образом КПД многолучевых клистронов оказывается больше экспериментально измеренного, как правило, на 10-15% абсолютной величины. Известно, что увеличение числа парциальных пучков и поперечно-развитая конфигурация кольцевых резонаторов («сверхразмерность» резонатора), как правило, приводят к увеличению неоднородности распределения поля СВЧ по каналам кольцевого резонатора. «Сверхразмерность» резонатора порождает различие фаз СВЧ полей (фазовые набеги). В статье показано, что отбор энергии даже от идентичных электронных сгустков многолучевого потока зависит от расположения парциального пролетного канала относительно вывода энергии. Известно, что применение BAC-метода группирования электронов позволяет повысить КПД клистронов. Представленные в настоящей статье результаты 3D моделирования взаимодействия многолучевого электронного потока в выходном кольцевом резонаторе BAC-клистрона с выходной импульсной мощностью 6 МВт позволили количественно оценить влияние фазовых набегов волн. На основе 3D моделирования движения электронных пучков показано, что различие фаз СВЧ полей в выходном резонаторе существенно снижает эффективность взаимодействия и, соответственно, КПД многолучевых клистронов. Таким образом, фазовое запаздывание волн, возбуждаемых в разных пролетных каналах зазора «сверхразмерного» кольцевого выходного резонатора, является одной из физических причин ограничения эффективности многолучевых клистронов.

С. В. Дроздов, С. П. Драган, А. В. Богомолов, А. Э. Сулейманов

Представлены результаты определения путевой скорости воздушного судна по измерениям параметров шума на местности, включая уровни звука, уровни звукового давления и доплеровское смещение частоты спектральных компонент равных уровней звукового давления. Показано, что определение скорости по измеренным в разных точках максимальным значениям уровня звука или уровня звукового давления приводит к большой погрешности (более 200%). Погрешность определения скорости воздушного судна, по измерениям доплеровского смещения частоты спектральных компонент равных уровней звукового давления в одной точке на местности, составила менее 10%. Для уменьшения погрешности определения скорости воздушного судна необходимо учесть влияние интерференции прямой и отраженной от земной поверхности звуковой волны, а также изменения скорости распространения звука воздушного судна в зависимости от высоты полета. При измерениях в трех точках этот метод позволит корректно определять путевую скорость и пространственное положение воздушных судов, тем самым восполнит пробелы в исходных данных, необходимых, в частности, для расчета санитарно-защитных зон аэродромов, эксплуатирующих летательные аппараты с неизвестными шумовыми характеристиками.

А. В. Кожемяко$^1$, А. П. Евсеев$^{1,2}$, Ю. М. Спивак$^3$, Е. Н. Муратова$^3$, Ю. В. Балакшин$^{2,4}$, А. В. Назаров$^2$, А. А. Шемухин$^{2,4}$, В. С. Черныш$^{1,2}$

Проведено облучение пористого кремния ионами Ar+ с энергиями 100 и 200 кэВ и флюенсами от 10$^{12}$ см$^{-2}$ до 3·10$^{13}$ см$^{-2}$. Исследовано влияние ионного облучения при разных флюенсах и энергиях налетающих частиц на спектр фотолюминесценции пористого кремния. Увеличение флюенса облучения приводит к снижению интенсивности фотолюминесценции, не влияя при этом на размер сдвига максимума. Показано, что ионное облучение приводит к сдвигу максимума фотолюминесценции, который увеличивается с ростом энергии. Обсуждаются основные механизмы фотолюминесценции в пористом кремнии.

В. Г. Аракчеев$^{1,2}$, А. Н. Бекин$^{1,2}$, Н. В. Минаев$^3$, В. Б. Морозов$^{1,2}$, А. О. Рыбалтовский$^4$

Лазеро-индуцированный синтез металлических наночастиц методом сверхкритического осаждения обеспечивает широкий спектр возможностей для реализации различных стратегий. В настоящей работе на примере наночастиц серебра в порах стекла Вайкор продемонстрировано, что облучение на частоте плазмонного резонанса инспирирует преимущественный синтез целевой группы. Реализованное селективное воздействие приводит к появлению ярковыраженной двухпиковой структуры в спектре экстинкции, что указывает на существенный рост массовой доли минорной группы частиц. Полученные результаты наглядно демонстрируют, что использование плазмонных свойств частиц позволяет целевым образом изменять свойства синтезируемого ансамбля.

В. Г. Аракчеев$^{1,2}$, А. Н. Бекин$^{1,2}$, В. Б. Морозов$^{1,2}$

Уплотнение двуокиси углерода в порах нанопористого кремниевого аэрогеля при околокритических температурах исследовалось методом спектроскопии когерентного антистоксова рассеяния света. Плотность определялась по сдвигу спектров колебательной линии 1388 см$^{-1}$ при изохорическом нагреве от докритической температуры 25.2$^{\circ}$С до сверхкритической 31.95$^{\circ}$С. Установлено, что плотность двуоксиси углерода в нанопорах вблизи критической температуры возрастает, превышающая среднее значение в кювете примерно на ~20%.

Ю. А. Еремин$^1$, А. Г. Свешников$^2$

Рассматривается задача возбуждения слоистой частицы, расположенной на прозрачной подложке, полем неизлучающей электромагнитной волны. Частица представляет собой диэлектрическую сердцевину с металлическим наноразмерным плазмонным слоем, в котором возникает пространственная дисперсия. На основе метода Дискретных источников строится модель, учитывающая наличие подложки и присутствие нелокальности в металле на оптические характеристики рассеяния. Исследуется влияние асимметрии геометрии частицы на оптические характеристики ближнего поля. Установлено, что асимметрия геометрии частицы существенно влияет на коэффициент усиления интенсивности, а также на сечение поглощения в металле.

А. А. Спиридонов, А. Г. Кезик, В. А. Саечников, В. Е. Черный, Д. В. Ушаков

В работе исследовано определение орбиты неизвестного сверхмалого космического аппарата на основе доплеровских измерений частоты телеметрического сигнала на нескольких орбитах с ограниченным числом данных на одном пролете. Прием и обработка радиосигналов телеметрии осуществлялась наземной станцией Белорусского государственного университета в диапазоне радиолюбительских частот 435-445 МГц с интервалом 6 мин по два – три пакета за один пролет с промежутками времени между приемами телеметрии на соседних витках в диапазоне от 94 до 102 мин. В модели возмущенного кругового движения проведена обработка радиосигналов малого спутника и определены параметры его орбиты. На основе вероятностной оценки угла места и доплеровского сдвига частоты неизвестного сверхмалого космического аппарата по 10 и 20 измерениям определен набор орбитальных параметров (T, i, u, Omega) для расчетного времени приема сигналов телеметрии. Для антенных систем спрогнозирована динамика изменения угла места, азимута и доплеровского сдвига частоты радиосигналов телеметрии для следующих пролетов сверхмалого космического аппарата. На основе полученных параметров университетская наземная станция успешно приняла и декодировала пакеты телеметрии неизвестного сверхмалого космического аппарата. С помощью базы данных орбитальных параметров NORAD идентифицирован китайский наноспутник формата Cubesat (6U) LUOJIA-1 01 (номер 43485 в системе NORAD). Абсолютные погрешности прогноза высоты и азимута не превышали 3o, а абсолютная погрешность определения доплеровского сдвига частоты не превышала 250 Гц, что достаточно для успешного приема телеметрических радиосигналов и их декодирования.

А. В. Белинский, М. Х. Шульман

В начале 1970-х годов группа космологов-релятивистов осуществила революционный прорыв в понимании термодинамики черных дыр (ЧД). Бекенштейн на основании результата Хокинга о неубывании абсолютного горизонта событий отождествил энтропию ЧД с площадью поверхности этого горизонта, а чуть позже сам Хокинг показал, что ЧД должна излучать как абсолютно черное тело, обладая соответствующей температурой. До сих пор термодинамика ЧД (включая колоссальную величину присущую им энтропии) воспринимается физиками как некоторая экзотика, не имеющая аналогии с термодинамикой обычных объектов. В данной работе мы показываем, что это не совсем так, что возможен “плавный” переход от обусловленной гравитацией термодинамики “обычных объектов” к ЧД, и что, в частности, знаменитый “предел Бекенштейна” действительно дает верхнюю границу для энтропии гравитирующего объекта

М. А. Носов$^{1,2}$, С. В. Колесов$^{1,2}$, А. В. Большакова$^1$, Г. Н. Нурисламова$^{1,2}$

С использованием данных о механизмах очагов землетрясений Бюллетеня Международного Сейсмологического центра (ISC) исследовано влияние выбора нодальной плоскости на оценку потенциальной энергии начального возвышения в очаге цунами. Показано, что для большинства сейсмических событий оценка энергии слабо зависит от выбора нодальной плоскости. Но в отдельных редких случаях оценки энергии могут различаться значительно – до одного порядка. Как правило, такие значительные различия свойственны сильным мелкофокусным землетрясениям, т.е. именно тем сейсмическим событиям, которые способны эффективно возбуждать волны цунами. Установлено, что во всех случаях, когда отношение длины площадки разрыва к глубине очага невелико, выбор нодальной плоскости практически не влияет на оценку энергии.