Выпуск 6, 2023

Э. Э. Боос, В. Е. Буничев, П. В. Волков, Л. В. Дудко, М. А. Перфилов

В настоящей работе представлен метод разделения процессов парного и одиночного tWb-ассоциированного рождения топ-кварков, обладающих одинаковым конечным со- стоянием, с помощью нейронной сети. Предлагаемый метод позволяет проводить вычис- ление таких процессов с учетом калибровочно-инвариантного набора диаграмм Фейнма- на, полным учетом интерференционных вкладов и разделением фазового пространства на однорезонансные и двухрезонансные части, что необходимо для повышения точности поиска возможных отклонений от предсказаний Стандартной модели в этих процессах. Для тренировки нейронной сети используется оптимизированный набор наблюдаемых, позволяющих разделить однорезонансные и двухрезонансные вклады в полном процес- се. Применение этого метода позволяет избежать недостатков, присущих используемым в коллайдерной физике схемам вычисления процессов tWb-ассоциированного рождения топ-кварка с удалением диаграмм Фейнмана, что приводит к нарушению калибровоч- ной инвариантности, или добавлением схемы вычитания, что приводит к появлению от- рицательных весов у части моделируемых событий. Предложенный метод может быть использован для увеличения эффективности поиска отклонений от предсказаний Стан- дартной модели во взаимодействии топ-кварка с W-бозоном и b-кварком.

А. С. Герасимов$^{1,3,4}$, А. К. Лиходед$^2$, В. А. Петров$^2$, В. Д. Самойленко$^2$

Рассмотрены различные модели образования тетракварков в процессе K + p → T (us; s̄s̄)X, сделаны предсказания для соответствующих инклюзивных спектров при энергиях 32 и 250 ГэВ.

Д. А. Шергин, А. П. Яковлев, П. В. Горелкин, А. С. Ерофеев, С. В. Салихов

Изучение единичных клеток открывает возможность разобраться в основополагающих механизмах, управляющих тайнами жизнедеятельности, который значительно дополняет классические методы исследования, и дает новое понимание клеточной биологии. Такие методы исследования как атомно-силовая микроскопия (АСМ), сканирующая ион-проводящая микроскопия (СИПМ), нанокапиллярные системы анализа и т.д представляют собой мощный инструмент для исследования морфологических, механических, и биохимических особенностей живых клеток с нанометровым пространственным разрешением в условиях близких к нативным. За последние десятилетия СИПМ показала большие успехи в наблюдении и манипулировании единичными клетками, а бесконтактный режим работы такой системы совместно с уникальными особенностями нанокапилляров, использующихся в качестве зонда, открыл новые возможности применения таких систем для биомедицинских приложений. В настоящем обзоре перед нами стоит задача осветить новейшие тенденции и направления развития СИПМ и нанокапиллярных систем для анализа единичных клеток.

А. А. Якута

Настоящий обзор, приуроченный к 150-летию с момента основания в Императорском Московском университете студенческого физического практикума, посвящен всестороннему освещению вопроса о его работе в период с 1873~г. по 1917~г. Кратко изложена история основания практикума, приведены сведения о развитии его материально-технической базы, о кадровом обеспечении, а также о количестве студентов, занимавшихся в практикуме в разные годы. Проведен анализ содержания учебных практических занятий студентов в указанный период. Показано, что отправным пунктом для создания профессором А.\,П.~Соколовым оригинального учебного пособия <<Руководство к упражнениям в общем физическом практикуме физического института Московского университета>> послужило <<Руководство для практических занятий по физике>> Ф.~Кольрауша. Приведен ряд исторических сведений, позволяющих лучше понять особенности практической подготовки студентов-физиков в Московском университете в конце XIX~в. --- начале XX~в. В обзоре использованы редкие фотографии, часть из которых публикуется впервые.

Impact of cross sections data implemented in DOSXYZnrc code on dose distributions and efficiency for a 12 MV linac

A. ZEGHARI$^1$, R. Cherkaoui El Moursli$^1$, S. Kaddouch$^1$, R. SAAIDI$^2$, y. Bouzekraoui$^3$

The goal of this study is to investigate the effect and influence of cross-sections data, implemented in DOSXYZnrc Monte Carlo code, on the dose distribution data such as beam dose profiles and percentage depth dose, and its influences on the efficiency. A SATURNE 43 linear accelerator head’s has been modeled with BEAMnrc Monte Carlo code to simulate a 12 MV photon beam on a square field size of 10 × 10 cm2. The calculated results established that the percentage depth dose curves, beam profiles dose, and efficiency are less sensitive to the photon, pair, and Bremsstrahlung cross-sections data available in DOSXYZnrc code.

П. Н. Николаев

В настоящей работе впервые получено обобщенное уравнение Гуггенгейма для системы твердых сфер на основе использования метода ускоренной сходимости Эйлера. Данное уравнение позволяет учитывать произвольное число известных вириальных коэффициентов. Для метастабильной области это уравнение обобщается на случай учета асимптотического поведения свободной энергии при больших плотностях. Полученное выражение для сжимаемости однородной фазы системы твердых сфер описывает данные численного эксперимента в пределах их точности.

Р. Е. Симаков

Рассматривается краевая задача для сингулярно возмущённой системы двух обыкновенных дифференциальных уравнений второго порядка с разными степенями малого параметра при вторых производных без требования квазимонотонности правых частей. Особенность задачи состоит в том, что одно из двух уравнений вырожденной системы имеет двукратный корень. Доказано, что для достаточно малых значений малого параметра задача имеет решение погранслойного типа. Получено условие, которое заменяет собой условие квазимонотонности и расширяет класс задач, к которым применимы результаты работы.

И. К. Каташева, М. О. Корпусов, А. А. Панин

Кратко приводятся результаты исследования задачи Коши для одного нелинейного уравнения псевдопараболического типа, являющегося математическим обобщением одной модели из теории полупроводников.

К. В. Жуковский

С помощью аналитического описания эволюции мощности гармоник в ондуляторах лазеров на свободных электронах (ЛСЭ) исследуется влияние параметров пучка электронов на основные характеристики излучения ЛСЭ: длину усиления, спектр и мощность гармоник. Изучается возможность подавления четных гармоник ЛСЭ в качестве источника света при исследованиях материалов и поверхностей с помощью анализа нелинейного отклика второй гармоники (SHG). Выявляются основные факторы, влияющие на излучение четных гармоник ЛСЭ; анализируется влияние сечения пучка и разброса энергий электронов на их излучение. Рассматривается пример ЛСЭ LEUTL с излучением видимого света, который используется в исследованиях оптических свойств материалов и химического состояния молекул на поверхностях и границах раздела сред. В этом контексте анализируется возможность подавления второй гармоники ЛСЭ.

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

Сформулированы основные теоретические результаты по оценке силы эффекта самокомпенсации ошибок в толщинах слоев многослойных оптических покрытий, применимые при любом методе оптического контроля процесса их напыления. Показано, что учет возможного наличия сильного эффекта самокомпенсации ошибок в толщинах слоев покрытий имеет большое значение для выбора метода контроля. Проведен сравнительный анализ полученных к настоящему времени результатов по оценке силы эффекта самокомпенсации ошибок для различных типов покрытий. При этом ряд результатов получен впервые непосредственно в данной работе. Полученные результаты могут быть использованы для выбора оптимального метода контроля процесса напыления в зависимости от типа покрытия.

First principles predict the structural properties, electronic properties and phase diagrams of RDX under high temperature and pressure

W. Liu

This paper studies the three phases of RDX using the first-principles, and calculates electronic properties of RDX. At the same time, the properties of the three phases near the phase transition pressure are calculated. Under normal pressure, the lattice parameters of α-RDX are in good agreement with the experimental values. The lattice parameters of γ-RDX are in good agreement with the experimental values. The theoretical value of the unit cell volume of β-RDX is smaller than the experimental value, because β-RDX will expand in volume at high temperature. Under normal pressure and pressure of 2.8GPa, there is no virtual frequency in phonon spectrum of α-RDX. The appearance of virtual frequency under the pressure of 4 GPa indicates that the structure is unstable under this pressure and phase transition has occurred. Under the action of pressure, the peak values of conduction band and valence band decrease slightly, which is more obvious near the Fermi level, indicating that the electrons around the Fermi level are more sensitive to pressure. According to the calculation of Gibbs free energy, under the pressure of 2.8GPa, α-RDX will change into γ-RDX, which is in good agreement with the experimental value. The result is consistent with the previous phonon spectrum calculation. At the same time, under this pressure, when the temperature rises to 467K, α-RDX transforms into high-temperature phase β-RDX. Finally, the phase transition temperature of α-RDX and β-RDX at 2.7GPa was calculated. And the phase transition temperatures of γ-RDX and β-RDX at 2.9GPa determine the phase boundary of the three phase of RDX.

Investigation of the Magnetic, Structural and Electronic Properties of Pt/[Pt/Co]4/Pt Thin Film by Experimental and Theoretical Methods

T. Kalaycı$^1$

In this study, the magnetic, structural, and electronic properties of Pt/[Pt/Co]4/Pt thin film was investigated both experimentally and theoretically. The effects of crystal orientation on magnetic behavior in the primitive cell were investigated via the first-principles methods. Band structures, total and partial density of states was calculated as the electronic properties. Magneto-optical Kerr effect and ferromagnetic resonance techniques were carried out to determine magnetic properties. The magnetic behavior of Pt/[Pt/Co]4/Pt in microscopic framework is revealed by the spin asymmetry in the density of states around the Fermi level. The perpendicular magnetic anisotropy is found to be more favorable for the Pt/[Pt/Co]4/Pt with (111) orientation. It was seen that the crystal orientation of Pt/[Pt/Co]4/Pt has a critical role on the magnetic properties according to the band magnetism calculations.

С. А. Ковалёва$^1$, Т. Ю. Киселёва$^2$, Т. Ф. Григорьева$^3$, В. И. Жорник$^4$, Е. Т. Девяткина$^5$, С. В. Восмериков$^6$

Методами рентгеноструктурного анализа, сканирующей электронной микроскопии и мессбауэровской спектроскопии изучены особенности формирования структуры порошков систем Fe-Ti, Fe/Ti-алмаз и Fe-TiC при механическом сплавлении в условиях планетарной шаровой мельницы АГО-2 (энергонапряженность 7 Вт/г). Показано, что титан и железо с ограниченной взаимной растворимостью при высокоэнергетическом механическом воздействии с длительностью 20 мин взаимодействуют с образованием сплава наноструктурного железа и зернограничных фаз по типу твердых растворов Fe(Ti), Ti(Fe) и FeTi с общим содержанием 22-24 %. В составе Fe-20% Ti титан достигает рентгеноаморфного состояния, а при содержании титана выше 20 мас. % кристаллическая фаза α-Ti сохраняется в количестве 5-10 мас.%. При механической активации смеси Fe/Ti-алмаз образуются композиционные частицы размером в диапазоне 2-12 мкм с металломатричной структурой с размером частиц алмаза 0,3–1,5 мкм. Установлено, что титан ускоряет процесс зернограничного и объемного взаимодействия железа с алмазом и карбидом титана. В исследуемых составах порошков образуются твердый раствор на основе железа и соединения TiC, Fe3C с общим их содержанием: Fe/40%Ti-алмаз до 62%; Fe/TiC до 34 %. В аналогичных условиях в смеси алмаз-железо зернограничные фазы твердого раствора не превышают 26%. Рентгенографически образование графита не фиксируется.

Characterization of Secondary Neutron Spectra from Therapeutic Proton and Carbon Ion Beams Using PHITS Simulation

M. El-asery, Z. Sadoune, H. El Bekkouri, e. al ibrahmi, A. Didi, C. El Mahjoub

Hadron therapy (HT) is a technique that uses accelerated ions, notably protons, and carbon ions, to destroy tumors. It has demonstrated high success rates in the treatment of certain cancers resistant to irradiation. In HT, the majority of the dose is delivered to the tumor volume by electromagnetic interactions with atomic electrons. However, it is important to note that the primary particles used in HT can induce nuclear reactions, generating undesirable secondary radiation, certainly neutrons. As a result, a significant portion of the patient’s body may be exposed to the secondary background radiation field. Thus, these unwanted secondary neutrons should be evaluated. The purpose of this research first is to Characterize the secondary neutron production (SNP) during the administration of Hadrons with energies 140 MeV proton, and 264 MeV/u carbon ions 12C in a soft tissue phantom. Second, comparing the neutron spectrum for different angles for protons and carbon ions for carbon targets to experimental data. Our results show that the neutron spectra (thick target neutron yields TTNYs ) at energies less than ≤20 MeV, using the INCL4.6/GEM models and JQMD/GEM across a wide range would be suitable for the Monte Carlo transport simulation.

Simulation of Particle Interactions with Matter Using Phits Monte Carlo Code: Physical Aspects of Bragg Curve for Carbon Ion Therapy

H. EL BEKKOURI$^1$, e. al ibrahmi$^1$, M. el-asery, Z. Sadoune, A. Bardan$^1$, A. Didi, C. El Mahjoub$^1$

In recent times, Monte Carlo simulations are gaining widespread recognition as the most precise tool for calculating particle interactions with matter. In this study, we investigated two primary aspects. Firstly, we examined how the average excitation energy of water (IW ) influences the location of the Bragg Peak (BP). Secondly, we used the Particle and Heavy Ion Transport Code System (PHITS) to study the Bragg curve of 12C ion beam having an energy of 200 MeV/u in three different mediums: water, soft tissue, and bone. Lastly, we examined the impact of secondary particles on the overall dose. Our findings indicate that the average excitation energy of water strongly influences the position of the BP. The tail dose beyond the BP primarily results from secondary fragments of the primary carbon ion beams. Furthermore, the PHITS code accurately reproduces the measured Bragg curves.

К. А. Кузаков$^1$, Ф. М. Лазарев$^2$, А. И. Студеникин$^2$

Мы изучаем электромагнитный вклад в процессы упругого рассеяния нейтрино на нуклонах. В нашем формализме учитываются электромагнитные зарядовый, магнитный, электрический и анапольный формфакторы нейтрино как диагонального, так и переходного типов в массовом базисе. При рассмотрении электромагнитной вершины нуклона учитываются не только зарядовый и магнитный формфакторы нуклона, но также его электрический и анапольный формфакторы. Мы анализируем возможные эффекты магнитного момента нейтрино в упругом рассеянии нейтрино на нуклоне и то, как их можно отделить от эффектов странных кварков, дающих вклад в формфактор слабого нейтрального тока нуклона.

В. А. Труханов

В настоящей работе с помощью численного моделирования исследуются амбиполярные органические полевые фототранзисторы, в которых может иметь место пространственно-локализованный фотоэффект. Данный эффект состоит в том, что в канале транзистора имеется небольшая пространственно-локализованная фоточувствительная область, положением которой можно управлять, меняя напряжение на затворе. Целью настоящей работы является анализ взаимосвязи формы полевой зависимости вероятности диссоциации связанных электронно-дырочных пар (e/h-пар) с такими характеристиками исследуемых амбиполярных фототранзисторов, как нормированный фототок, пространственное разрешение, а также быстродействие. Показано, что оптимальной формой полевой зависимости вероятности диссоциации e/h-пар является форма, близкая к ступенчатой, которая может обеспечить высокое пространственное разрешение при больших значениях нормированного фототока без ухудшения быстродействия фототранзистора. Такая форма может быть достигнута, когда в органическом полупроводнике имеет место предельно узкое распределение e/h-пар по размеру, описываемое дельта-функцией. Также на примере нескольких распределений различной формы показано, что снижение ширины распределения ведет к увеличению пространственного разрешения. Обсуждаются подходы к подбору и модификации органических полупроводниковых материалов, которые бы обеспечили наиболее выраженный пространственно-локализованный фотоэффект в амбиполярных полевых транзисторах.

Г. Э. Никишев$^5$, Н. А. Масленникова$^2$, А. М. Татарников$^1$, К. Ю. Парусов$^3$, А. А. Белинский$^4$

Представлены результаты моделирования зависимости величины "красной утечки" фотометрических фильтров от разных факторов при наблюдениях звезд: показателя цвета V-R, класса светимости, величины межзвездного покраснения, воздушной массы и содержания водяного пара в атмосфере Земли. Ошибка, возникающая из-за неучета "красной утечки" в случае фильтров, использующихся на 0.6-м телескопе КГО ГАИШ, может составлять до 0.6mag-0.8mag для звезд поздних спектральных классов. Для фильтров U и B представлены алгоритмы редукции наблюдательных данных. Приведены результаты наблюдений быстрой переменности двух симбиотических звезд CH Cyg и SU Lyn с холодными компонентами очень поздних спектральных классов. Для CH Cyg быстрая переменность была обнаружена в обе даты наблюдений. С учетом эффекта "красной утечки" амплитуда изменений блеска в полосе B составила 0.10 mag 06.11.2019 и 0.19 mag 15.12.2022 при характерном времени переменности около 20 минут. У SU Lyn быстрая переменность блеска в полосе B 25.02.2023 обнаружена не была (с точностью до 0.003 mag).

Е. В. Воронина

В работе рассмотрены очаги наиболее сильных землетрясений российского сегмента Арктики, произошедших за весь период наблюдений, начиная с 1976 года по настоящий момент. Изучение полей напряжений и деформаций проводилось путем анализа тензора сейсмического момента зарегистрированных землетрясений. Этот анализ проводится впервые. Получены пространственные распределения коэффициента Лоде-Надаи и скорости сейсмотектонической деформации.

И. Н. Иванова$^{1,2}$, О. Н. Мельникова$^2$

Проведено экспериментальное исследование влияния ветра, обдувающего волну, индуцированную волнопродуктором, в прямом канале. Показано, что при малой крутизне волны ak < 0.1 и скорости ветра W < 2.3 м/с, на поверхности воды возникает дрейфовое течение, обусловленное воздействием вязких сил. Предложена формула для расчета его скорости. Обнаружено, что фазовая скорость волны увеличивается при появлении дрейфового течения и может быть рассчитана по формуле, полученной для линейных волн на потоке с постоянным сдвигом скорости. При увеличении крутизны волны ak > 0.19 и усилении ветра W > 2.3 м/с в воздушном потоке над вершиной гребня волны обнаружено формирование вихря, деформирующего поверхность воды. Вихрь разрушает вязкий слой, уменьшая дрейфовую скорость. При этом уменьшается фазовая скорость и длина волны. Предложен механизм, объясняющий этот процесс.

А. В. Исаева, М. О. Бевзо

В нефтегазовой отрасли растет интерес к использованию уравнения состояния PC-SAFT для прогнозирования фазового поведения и физических свойств углеводородов. В настоящей статье показано, как это уравнение состояния может быть использовано в сочетании с алгоритмом прямой минимизации энергии изохорно-изотермической системы для расчета параметров парожидкостного равновесия углеводородов. Предложенный подход тестируется на примере четырех веществ: метана, этана, пропана и н-бутана.