Выпуск 6, 2020

С. С. Белышев$^2$, Б. С. Ишханов$^{1,2}$, А. А. Кузнецов$^{1,2}$, В. Н. Орлин$^1$, А. А. Просняков$^2$, Н. Ю. Фурсова$^2$, В. В. Ханкин$^1$

Выполнены экспериментальные исследования и теоретические расчеты фотоядерных реакций на природной смеси изотопов палладия. На пучке тормозного гамма-излучения с максимальной энергией 55 МэВ измерены выходы фотоядерных реакций на природной смеси изотопов Pd. Полученные результаты сравниваются с результатами расчетов по комбинированной модели фотоядерных реакций.

Enhancement Source of Quadrupolar Interaction by Surface Plasmons Waves

S. A. Al-Awfi

This work considers an optical system that operates by both quadrupole transition and evanescent surface plasmons waves. The surface plasmons waves is generated by the total internal reflection, and its intensity is distributed in the vicinity of the surface. The theory of such an optical system is constructed, assuming the quadrupole transition is only allowed, and then the quadrupole optical forces and the ensuing reflection of Cesium atoms is shown. The emphasis here is on the role of the metallic capping layer with a finite thickness and a finite plasma frequency on the evaluation of atomic reflection processes. A desirable enhancement of the evanescent plasmons waves magnitude is obtained. At the same time, a significant decrease in the atom-surface attraction, which is considered one of the biggest obstacles in the atomic reflection process, is achieved. The performance of the atomic reflection process and some associated factors are pointed out and discussed.

О. И. Волкова, А. А. Кулешова, А. М. Салецкий

Проведены исследования фотофизических процессов в водно-мицеллярных растворах флуоресцеина (Ф) методами стационарной, время-разрешенной флуоресцентной спектроскопии и динамического рассеяния света. Установлено, что внедрение молекул красителя в обратные мицеллы вызывает увеличение их гидродинамических радиусов Rh пропорциональное значению степени гидратации w. Представлены спектры поглощения и флуоресценции, значения среднего времени жизни возбужденного состояния  и степени анизотропии флуоресценции r молекул Ф для различных значений Rh. Установлено, что с ростом Rh доля анионной формы красителя в водно-мицеллярных растворах увеличивается. При этом наблюдается рост отношения дипольных моментов молекул Ф в возбужденном и основном состояниях , обусловленное структурной реорганизацией мицелл. Экспериментально установлено, что время вращательной релаксации молекул красителя уменьшается с ростом Rh, что указывает на увеличение микровязкости окружения молекул Ф из-за локализации молекул красителя в области поверхностной воды в мицелле.

А. В. Петрова, И. А. Сергеева, Г. П. Петрова, А. В. Митрофанова

В данной работе методом динамического рассеяния света были получены рН-зависимости коэффициента трансляционной диффузии Dt и гидродинамического радиуса Rh в буферных растворах коллагена и коллагеназы при наличии ионов кальция, цинка и хрома. Выявлено незначительное влияние ионов металлов на исследуемые молекулы. Измерены временные зависимости Dt и Rh в растворах коллагена и коллагеназы при наличии активатора (Ca2+) и дубителя (Cr3+), а также рассчитаны константы скорости расщепления белка. Получено, что добавление ионов хрома замедляет процесс коллагенолиза на 70% (или в 3.3 раза) (k1=0.006 (мин-1)), по сравнению с чистым раствором коллагена и коллагеназы (k1=0.02 (мин-1)). В свою очередь, наличие ионов кальция ускоряет реакцию на 250% (или в 3.5 раза) (k1=0.07 (мин-1)). Однако, заранее хромированный коллаген менее подвержен биодеградации под воздействием активированной коллагеназы (k1=0.009 (мин-1)).

А. В. Белинский

Предложены схемы измерения наличия или отсутствия интерференции в зависимости от запутанности или незапутанности состояний исходного бифотонного поля. Показано, что запутанность подавляет однофотонную интерференцию, но не двухфотонную, которую можно наблюдать в схеме типа интерференции Франсона. Приведены расчеты, подтверждающие работоспособность схемных решений и сделанных в работе выводов.

А. В. Козарь

Предложен метод и на его основе построен универсальный алгоритм, включающий полное множество всех структурных решений при синтезе просветляющих многослойных структур. Получены точные аналитические соотношения, позволяющие синтезировать просветляющие структуры с минимально возможным числом слоев для любых, встречающихся на практике значений показателей преломления, как согласуемых сред, так и материалов слоев таких структур. Проведен анализ и обобщение их структурных и согласующих свойств. Корректность полученных точных решений и работоспособность метода подтверждены численным экспериментом.

Monte Carlo simulation method highlighting on the electron beam irradiation on the structure of SARS-Cov-2

A. Bardane, J. TAJMOUATI, A. MAGHNOUJ, A. Dadouch

The outbreak of SARS-CoV-2 resulted in more than 4,000,000 infections and over 320,000 deaths. Coronavirus (S) spike glycoproteins promote entry into cells and are the main target of antibodies. We studied the effect of electron beams on the SARS CoV-2 glycoprotein and also on RNA using Monte Carlo simulation. We demonstrated that S-SARS CoV peak glycoproteins damaged by irradiation electrons corresponding to an energy loss of approximately 1.2 keV with damage of The efficiency can be as high as 68%.

И. И. Циняйкин$^{1,2}$, Г. В. Преснова$^3$, И. В. Божьев$^{1,2}$, А. А. Скорик$^1$, М. Ю. Рубцова$^3$, А. А. Камалов$^4$, С. Т. Мацкеплишвили$^4$, О. В. Снигирев$^{1,2}$, В. А. Крупенин$^{1,2}$, Д. Е. Преснов$^{1,2,5}$

В данной работе мы представляем оригинальный КМОП совместимый метод изготовления сенсорной системы на основе полевых транзисторов с каналом-нанопроводом и показываем результаты использования этой системы для количественного определения тиреотропного гормона (ТТГ) в модельной сыворотке крови. Метод изготовления основан на использовании процесса реактивно-ионного травления верхнего слоя кремния на изоляторе через маску, сформированную с помощью электронно-лучевой литографии. Принцип детектирования основан на изменении проводимости канала транзистора при селективном взаимодействии определяемого вещества со специфическими биомолекулами на его поверхности. Были изготовлены полевые транзисторы с каналом-нанопроводом шириной 70 - 90 нм и длинной 3 - 5 мкм с изолированными от контакта с окружающей жидкостной средой подводящими электродами. В качестве модельного антигена использован белок - тиреотропный гормон гипофиза (ТТГ), в качестве распознающих биомолекул использовали фрагменты специфических к ТТГ антител, ориентировано иммобилизованных на поверхности нанопроводов. Были исследованы условия биоспецифических взаимодействий антител с ТТГ. Предел обнаружения ТТГ составил 1x10-4 мкМЕ/мл, что существенно ниже, чем у применяемых в настоящее время методов стандартного твердофазного иммуноферментного анализа.

Investigation of gamma-ray strength function effects on astrophysical S-Factor calculations for some alpha capture reactions

M. Şekerci$^1$, H. Özdoğan$^2$, A. Kaplan$^3$

Astrophysical S-Factor values could be pointed as one of the most remarkable value not only for the nuclear reactions occur at low energies but also for the astrophysical processes. The relation of these values with the energy and reaction cross-section data, which could basically explained as the probability of a reaction, is also quite remarkable. By considering the relationship among them, in this study the S-Factor values of 12C(a,g)16O, 96Ru(a,g)100Pd, 106Cd(a,g)110Sn, 112Sn(a,g)116Te, 113In(a,g)117Sb and 144Sm(a,g)148Gd reactions are investigated under the effects of gamma-ray strength function (gSF) models. Within the capabilities of one of the most widely used and referred calculation code, which is TALYS, S-Factor values are obtained by using the cross-section data that are calculated by utilizing five different $\gamma$SF models. All calculation results are analysed graphically and statistically with respect to the available experimental data taken from the Experimental Nuclear Reaction Data (EXFOR) Library.

Н. В. Никитин$^1$, К. С. Томс$^2$

В настоящей работе представлен новый алгоритм для гипотетической сверхсветовой связи двух макроскопических наблюдателей при помощи ресурса квантовой запутанности. Этот алгоритм обходит все известные ранее запреты на передачи подобного рода. Показано, что работе данного алгоритма препятствует свойство моногамии запутанных состояний. В подобном аспекте свойство квантовой моногамии рассматривается впервые. Под квантовым ансиблом подразумевается гипотетический прибор для сверхсветовой связи при помощи запутанных состояний. Термин позаимствован из фантастических произведений американской писательницы Урсулы Кребер Ле Гуин.

В. П. Юшков

Детально проанализировано место адиабатических флуктуаций давления в турбулентном перемешивании. С их помощью объясняется выравнивание пространственных неоднородностей энтропии между турбулентными вихрями и флуктуаций скорости звука, а также перенос энергии между кинетической и потенциально доступной формой. Они характеризуют неопределённость, возникающую между оценкой адвекции флуктуаций давления в турбулентных вихрях и работой сил адиабатических флуктуаций давления. На основе предположения, что потенциально доступная энергия равно распределена между адиабатической ($\si_p^a$) и турбулентной ($\si_p^t$) компонентами, показано, что взаимодействие между несжимаемыми и адиабатическими флуктуациями характеризует скорость перехода кинетической энергии турбулентных флуктуаций в потенциально доступную форму, которая сопоставима со скоростью диссипации $\eps$.

Т. Н. Бакиев$^1$, Д. В. Накашидзе$^2$, А. М. Савченко$^3$

Статистическая теория, построенная на основе параметрического семейства функционалов энтропии Реньи, является обобщением статистики Гиббса. В зависимости от значения имеющегося параметра соответствующее распределение Реньи может принимать как экспоненциальную, так и степенную форму, характерную для широкого круга статистических моделей. В настоящей работе доказывается теорема о равнораспределении энергии по степеням свободы в случае статистики Реньи, позволяющая решить проблему получения средней энергии для большого числа классических статистических моделей. Проводится сравнение предложенного подхода вычисления средней энергии с процедурой прямого расчета данной величины для системы, описываемой простейшим гамильтонианом степенного вида. Приводятся новые соотношения, упрощающие расчеты в рассматриваемой теории. Исследуется частный случай распределения Реньи, представляющий собой обобщение степенного распределения, позволяющее более точно аппроксимировать некоторые эмпирические данные.

Д. В. Гандилян, Н. Т. Левашова$^2$, А. В. Ольчев$^3$

Основанная на методах Монте-Карло трехмерная модель радиационного переноса разработана для описания отражения и рассеяния солнечной радиации внутри неоднородного растительного покрова. Растительный покров рассматривается в модели как совокупность деревьев со сходной пространственной структурой, моделируемой с помощью фрактальной геометрии. Архитектура отдельного дерева описывается с использованием данных о его высоте, количестве и длине ветвей разных порядков, углах наклона ветвей и количестве листьев. Для получения распределения радиационного поля в растительности в модели рассчитывался вклад каждого модельного «фотона» с учетом его взаимодействия и возможного многократного переотражения элементами растительности и поверхностью почвы исходя из закона Ламберта. Возможные направления распространения фотона определялись согласно квадратурным формулам типа Гаусса-Маркова 9 порядка. Результаты численных экспериментов для случая отдельно стоящего дерева показали способность модели адекватно описать пространственную неоднородность полей отраженной и пропущенной прямой солнечной радиации.

А. В. Тихонравов$^{1,2}$, И. В. Кочиков$^1$, А. А. Лагутина$^{2,3}$, Ю. С. Лагутин$^{2,3}$, Д. В. Лукьяненко$^{2,3}$, С. А. Шарапова$^{1,2}$, А. Г. Ягола$^3$

В работе проведено теоретическое исследование корреляции ошибок в толщинах слоев многослойных оптических покрытий при монохроматическом контроле процессов их напыления. Для различных алгоритмов определения времен остановки напыления слоев покрытия получены оценки степени коррелированости ошибок в толщинах слоев. Показано, что параметр, введенный для оценки степени коррелированости, дает адекватное представление о корреляции ошибок при монохроматическом контроле.

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

Проведено облучение пористого кремния ионами аргона с энергиями из диапазона 100-400 кэВ и ионным флюенсом 10^12 см^(-2). Исследовано влияние ионного облучения при разных энергиях налетающих частиц на спектр фотолюминесценции пористого кремния. Показано, что спектр фотолюминесценции состоит из двух компонент, одна из которых объясняется присутствием дефектов в структуре, а другая – поверхностными состояниям на развитой поверхности пористого кремния. Предлагается метод оценки толщины люминесцирующего слоя, основанный на анализе пика фотолюминесценции, относящегося к дефектам.

Т. П. Каминская, И. С. Терёшина

Методом магнитометрии установлен тип магнитокристаллической анизотропии (МКА) сплавов системы Sm-Fe-Co-Ti со структурой типа ThMn12 и их гидридов при комнатной температуре. С помощью атомно-силовой микроскопии (АСМ) в комбинации с магнитно-силовой микроскопией (МСМ) проведено исследование состояния их поверхности. Исходные образцы SmFe11Ti и SmFe5Co6Ti были получены аргоно-дуговой плавкой. Сплав SmFe11Ti подвергался процедуре гидрирования, в результате которой были синтезированы образцы SmFe11TiH0.4 и SmFe11TiH1. С помощью АСМ и МСМ установлены особенности топографии, дефектов исследуемых поверхностей, доменной структуры, морфологии магнитных включений исходных образцов и их гидридов. Основные магнитные характеристики системы Sm-Fe-Co-Ti-H, полученные с помощью магнитометрии, сопоставлены с результатами МСМ исследований.

М. Ю. Зотов$^1$, Д. Б. Соколинский$^2$

В статье представлены результаты использования простых нейронных сетей для распознавания в данных первого в мире орбитального детектора космических лучей предельно высоких энергий <<ТУС>> событий, вызванных попаданием заряженных частиц в фотоприёмник. Для поиска событий этого типа были использованы персептроны с различным числом скрытых слоёв и свёрточные нейронные сети. Мы подробно описываем методику исследования и встретившиеся трудности, а также способы их решения. Результаты исследования демонстрируют эффективность и широкие перспективы использования методов машинного обучения для анализа и классификации данных экспериментов такого типа. Настоящая работа будет продолжена для изучения всех данных детектора <<ТУС>>, а также данных работающего в настоящее время на Российском сегменте МКС приборе <<УФ-Атмосфера>>.

В. В. Богомолов$^{1,2}$, А. В. Богомолов$^1$, Ю. Н. Дементьев$^1$, В. Е. Еремеев$^1$, Р. Н. Жарких$^3$, А. Ф. Июдин$^1$, И. А. Максимов$^1$, В. И. Оседло$^1$, М. И. Прохоров$^{1,2}$, С. И. Свертилов$^{1,2}$

Представлены результаты научно-образовательного эксперимента, осуществленного в России на космических аппаратах СириусСат-1,2, выполненных в формате «кубсат 1U+». Работа над созданием этих спутников была начата в июле 2017 г. в ходе проектной смены образовательного центра «Сириус» (г. Сочи) с участием школьников. Техническую поддержку проекта в части полезной нагрузки, научных задач и подготовки данных осуществляет НИИЯФ МГУ, в части платформы спутника и наземного комплекса – частная российская космическая компания «Спутникс». Запуск двух аппаратов СириусСат-1,2 был произведен 15 авгyста 2018 г. космонавтами с МКС. Полезной нагрузкой СириусСат служит детектор на основе нескольких оптически соединенных сцинтилляторов, осуществляющий регистрацию заряженных частиц и γ-квантов в диапазоне энерговыделений 0.3 – 3 МэВ. Режим измерений предусматривает как ежесекундный мониторинг, так и подробный режим с фиксацией энергии каждой частицы или кванта, а также соответствующего момента времени с микросекундной точностью. С каждого спутника ежедневно поступает ~100 кб научных данных, размещенных в открытом доступе на сервере космической погоды НИИЯФ МГУ. В полете проводится исследование вариаций потоков высыпающихся и квази-захваченных электронов внешнего радиационного пояса Земли и на границе Южно-Атлантической Аномалии, изучение динамики потоков частиц и гамма-квантов в зависимости от геомагнитных условий. Дополнительные возможности дает анализ прохождения областей захваченных и высыпающихся частиц двумя близко летящими спутниками.

В. В. Богомолов$^{1,2}$, А. В. Богомолов$^1$, Ю. Н. Дементьев$^1$, В. Е. Еремеев$^1$, Ю. К. Зайко$^1$, В. В. Калегаев$^1$, П. А. Климов$^1$, В. И. Оседло$^1$, М. И. Панасюк$^{1,2}$, В. Л. Петров$^1$, О. Ю. Перетятько$^1$, М. В. Подзолко$^1$, С. И. Свертилов$^1$

Программа Московского университета «Универсат-СОКРАТ» направлена на использование малых спутников для мониторинга космических угроз, таких, как радиация в околоземном пространстве, электромагнитные транзиенты, потенциально опасные тела естественного и искусственного происхождения. Реализация первого этапа программа была начата 5 июля 2019 г. в результате успешного запуска с космодрома «Восточный» трех наноспутников типа кубсат. На этих спутниках установлена аппаратура для мониторинга космической радиации, а также прототипы приборов для наблюдений транзиентных явлений в атмосфере Земли. В частности, на двух спутниках установлены сцинтилляционные фосвич-детекторы, регистрирующие заряженные частицы и гамма-кванты в диапазоне энерговыделений 0.1–2.0 МэВ. Геометрический фактор этих приборов ~50 cм2•ср. Один из кубсатов также содержит оптический фотометр, состоящий из четырех кремниевых фотоумножителей, чьи входные окна закрыты разными световыми фильтрами. Спутники выведены на солнечно-синхронную орбиты с высотой ~550 км. Это создает благоприятные условия мониторинга космической радиации в различных областях околоземного пространства, включая зоны захваченной радиации, районы высыпаний и т.п. Такая орбита также позволяет осуществлять наблюдения вспышечных явлений, как в приэкваториальной атмосфере, так и на высоких широтах. Обсуждаются первые итоги летных испытаний.

Р. -. Шостэк

В статье представлено формальное доказательство того, что математика, на которойосновывается Специальная Теория Относительности (СТО), в настоящее время неверно истолкована. Доказательство опирается на анализ значения параметра e(v).Понимание значения этого параметра возможно благодаря анализу общей формы преобразования, для которого преобразование Лоренца является лишь частным случаем. Если e(v) ≠ 0, тогда часы в инерциальных системах отсчета рассинхронизированы. Величины, например, однонаправленной скорости при использовании таких часов не дают реальных значений. В статье показано, что существует бесконечное множество различных преобразований, в которых однонаправленная скорость света всегда равна c. Преобразование Лоренца является лишь одной из этого бесконечного множества преобразований. В статье выведен целый класс линейных преобразований времени и положения. Преобразования выведены в предположении, что для наблюдателя любой инерциальной системы отсчета выполняются выводы экспериментов Майкельсона-Морли и Кеннеди-Торндайка, а именно, что средняя скорость света в вакууме, распространяющегося в прямом и обратном направлении, является постоянной. Было предположено также, что существует хотя бы одна инерциальная система отсчета, в которой скорость света в вакууме в любом направлении имеет то же значение c, и для наблюдателей этой выделенной системы отсчета (универсальной системы отсчета) пространство изотропно. Выведенные преобразования позволяют построить множестворазличных кинематик, согласующихся с экспериментами Майкельсона-Морли и Кеннеди-Торндайка. Выведенный в статье класс преобразований представляет собой обобщение преобразования, выведенного в работе [10], основанного на допущении ненулевых значений параметра e(v). Идея такого обобщения пришла от человека, который передал мне этот расширенный класс преобразований для анализа и публикации.

Т. В. Малахова$^1$, А. А. Будников$^2$, И. Н. Иванова$^2$, А. И. Мурашова$^1$

Проведены измерения флюидной разгрузки метана из донных осадков и суточный мониторинг основных гидрофизических параметров вблизи площадки струйных пузырьковых газовыделений (сипов) в бухте Ласпи. Значения флюидных потоков изменялись на порядок (1.4 – 74.3 ммоль/м2сут) в точках, разделенных расстоянием не более 10 м. Предполагается, что более плотные карбонатные отложения на площадке сипов могут локализовать газовые потоки, уменьшая объем флюидной разгрузки. Показано, что удельная флюидная разгрузка в бухте Ласпи сопоставима с потоком от точечных сипов, максимальный флюидный поток всего в 3.5 раза ниже по сравнению с минимальным зарегистрированным потоком от сипа. На изменение гидрологических параметров над точкой газовыделений значимое влияние оказывает волнение. Изменения солености за время измерений составило в предельном значении 0.08 ‰, что свидетельствует об отсутствии высокодебетной пресноводной субмаринной разгрузки, которая часто сопутствует сипам. Эпизоды резкого снижения содержания кислорода амплитудой 0.5 мг/л в ночные часы, не связанные с изменением температуры воды и метеоусловий, могут быть вызваны подтоком сероводорода в составе пузырькового и флюидного газов.

И. И. Мохов$^{1,2}$, В. П. Юшков$^1$, А. В. Тимажев$^2$, Б. А. Бабанов$^1$

Представлены результаты анализа детальных измерений скорости ветра во время сильнейших шквалов в Москве 29 мая 2017 г. и 21 апреля 2018 г. Впервые в московском регионе отмечено достижение в шквалах ураганной скорости ветра для приземного слоя. С использованием кросс-вейвлетного анализа выявлены особенности когерентных изменений разных компонентов скорости ветра в связи экстремальными шквалами. Отмечены особенности, свидетельствующие о возможности прогностических оценок риска экстремальных шквалов.