Выпуск 6, 2025
Обобщение и микроскопическое обоснование материально-полевой формы уравнения Ландау-Лифшица для антиферромагнетиков
Обобщение и микроскопическое обоснование материально-полевой формы уравнения Ландау-Лифшица для антиферромагнетиков
П. А. Андреев
Представлен вывод уравнений Ландау-Лифшица для антиферромагнетиков с двумя сортами магнитных ионов разной массы. Обсуждается вклад различия потенциалов взаимодействия разных подсистем (различие масс, потенциалов и магнитных моментов соответствует ферримагнетикам). Вывод обменного взаимодействия и вклада энергии анизотропии основан на использовании "x, y, z" модели. Рассмотрен вывод вклада взаимодействия Дзялошинского-Мория. Исследуются два режима возникновения взаимодействия Дзялошинского-Мория, один обусловлен нарушением симметрии инверсии в решетке и второй связан с существованием (и смещением) иона лиганда, в качестве которого выступает ион кислорода. Кроме того, учтена возможность анизотропии взаимодействия Дзялошинского-Мория.
Показать АннотациюТочечное взаимодействие в (2+1)-мерном пространстве-времени
Точечное взаимодействие в (2+1)-мерном пространстве-времени
Ю. В. Грац$^{1,2}$, П. А. Спирин$^{1,2}$
Получен полный набор решений уравнения скалярного поля на фоне трехмерного плоского пространства-времени с одной выколотой точкой (дефектом). Описание дефекта осуществляется в рамках техники самосопряженного расширения, при котором дефект идентифицируется с дельта-образной особенностью. Показано, что в случае двух пространственных измерений наличие у самосопряженных расширений одного связанного состояния, которое на уровне квантовой механики не вызывает возражений, в квантовой теории поля соответствует нефизическим состояниям. Проводится выделение физических состояний и получено точное выражение для регуляризованной функции Адамара. В~качестве примера вычислено перенормированное вакуумное среднее квадрата поля $\langle \phi^{2}(x)\rangle$. Показано, что исследуемая модель может рассматриваться как первое приближение к задаче изучения теоретикополевых эффектов в локально плоских конических пространствах, а также в окрестности космической струны.
Показать АннотациюТермические и калорические свойства кристаллического аргона на линии сублимации
Термические и калорические свойства кристаллического аргона на линии сублимации
П. Н. Николаев
В работе рассчитаны термические и калорические свойства кристаллического аргона на линии сублимации. Для этого используется корреляционное ячеечно-кластерное разложение. На линии сублимации имеет место монотонное возрастание объема, приходящегося на моль, а также давления с ростом температуры. При этом для температур ниже 60 K давление становится меньше давления в тройной точке в 100 раз, а затем быстро убывает. Что касается объема в расчете на моль, то при температурах ниже 10 K он практически постоянен. Теплоемкость при постоянном давлении для кристаллической фазы монотонно возрастает с ростом температуры. Проведено сравнение теоретических данных с данными экспериментов и получено хорошее совпадение для всех рассмотренных областей, кроме случая теплоемкости для температур ниже 3 K, где необходимо учитывать коллективные взаимодействия.
Показать АннотациюИзомерные отношения в фотоядерных реакциях на ядрах с $Z = 60-80$
Изомерные отношения в фотоядерных реакциях на ядрах с $Z = 60-80$
О. В. Порядина$^1$, С. С. Белышев$^{1,2}$, А. А. Кузнецов$^{1,2}$, Н. Ю. Фурсова$^{1,2}$, В. В. Ханкин$^2$
Активационным методом исследованы фотоядерные реакции на естественной смеси изотопов ртути при энергии электронов $E^m$=55 МэВ. Определены выходы реакций, а также изомерные отношения для ${}^{195,197}$Hg и ${}^{198,200}$Au. Полученные результаты сравниваются с теоретическими предсказаниями программы TALYS 2.0. На основе литературных и экспериментальных данных получены зависимости изомерных отношений от спиновых факторов для тяжелых ядер с $Z = 60-80$.
Показать АннотациюЭкспериментальное исследование фотоядерных реакций на изотопах молибдена
Экспериментальное исследование фотоядерных реакций на изотопах молибдена
Н. Ю. Фурсова$^1$, С. С. Белышев$^{1,2}$, А. А. Кузнецов$^{1,2}$, О. В. Порядина$^2$, В. В. Ханкин$^1$
В настоящей работе на тормозном пучке импульсного разрезного микротрона с максимальной энергией 55 МэВ были измерены выходы и сечения фотоядерных реакций на естественной смеси изотопов молибдена. Проведено сравнение полученных экспериментальных данных с результатами расчетов, выполненных на основе комбинированной модели фотонуклонных реакций и с использованием программного кода TALYS 2.0 с параметрами по умолчанию. Показано, что значения, полученные с помощью комбинированной модели фотонуклонных реакций, лучше согласуются с экспериментальными данными, что указывает на необходимость учета изоспинового расщепления гигантского резонанса, квадрупольного резонанса и обертона гигантского дипольного резонанса для корректного описания реакций с вылетом протонов. Наблюдается завышение изоспиновой компоненты $T_{<}$ в расчетах, выполненных на основе комбинированной модели фотонуклонных реакций. Кроме того, в настоящей работе были получены изомерные отношения для $^{95m,g}$Nb и $^{91m,g}$Mo.
Показать АннотациюГенерация векторных пространственно временных оптических вихрей при нелинейном самовоздействии эллиптически поляризованного лазерного импульса в изотропной фазе нематического жидкого кристалла с медленным нелинейно-оптическим откликом
Генерация векторных пространственно временных оптических вихрей при нелинейном самовоздействии эллиптически поляризованного лазерного импульса в изотропной фазе нематического жидкого кристалла с медленным нелинейно-оптическим откликом
К. С. Григорьев, В. А. Макаров
Показано, что в процессе распространения изначально эллиптически поляризованного светового импульса через нематический жидкий кристалл, находящийся в изотропной фазе при температуре близкой к температуре фазового перехода, происходит формирование пространственно-временных оптических вихрей в его циркулярно-поляризованных компонентах из-за стабилизирующей нелинейный коллапс большой, по сравнению с длительностью импульса, временной инерционностью нелинейного оптического отклика среды.
Показать АннотациюПовышение эффективности лазерно-плазменного источника терагерцового излучения с помощью параболического концентратора
Повышение эффективности лазерно-плазменного источника терагерцового излучения с помощью параболического концентратора
А. В. Самсонов$^{1,2,5}$, И. Н. Цымбалов$^{1,3}$, С. А. Шуляпов$^1$, К. А. Иванов$^{1,4}$, А. Б. Савельев-Трофимов$^{1,4}$
Экспериментально продемонстрировано увеличение энергии квазиуниполярного импульса терагерцового излучения в удаленном фокусе в 30 раз в режиме генерации диффузного пучка электронов при использовании специально разработанного параболического концентратора. Импульс когерентного терагерцового излучения возникал как следствие переходного излучения релятивистских электронов, ускоренных фемтосекундным лазерным импульсом релятивистской интенсивности (до 7·10¹⁸ Вт/см²) при выходе этих электронов из плазменного слоя. Плазменный слой создавался при воздействии на струю этанола толщиной 3 мкм наносекундного лазерного импульса с интенсивностью 1012 Вт/см². Оптимизация параметров плазменного слоя (максимальная концентрация электронов и толщина) достигалась варьированием задержки между наносекундным и мощным фемтосекундным лазерными импульсами.
Показать АннотациюАнализ гистерезисного поведения зон захвата в зеемановском кольцевом лазере
Анализ гистерезисного поведения зон захвата в зеемановском кольцевом лазере
М. Е. Грушин$^2$, Е. Г. Ларионцев$^1$, И. И. Савельев$^2$, Е. В. Сухов$^2$
Широкие области гистерезиса, экспериментально наблюдаемые в окрестности зоны захвата в зеемановском кольцевом лазере, до последнего времени не удавалось описать теоретически. В настоящей статье предложена новая модель учитывающая поглощение лазерного излучения в зеркалах резонатора. Получены выражения для коэффициентов связи встречных волн при дифракции на решетках поглощения. Проведены экспериментальные исследования гистерезиса области захвата в зеемановском кольцевом лазере. На основе численного моделирования в рамках предложенной модели получены| результаты качественно согласующиеся с экспериментом.
Показать АннотациюСоединение хиральных оптических таммовских состояний в одну моду гибридной структуры
Соединение хиральных оптических таммовских состояний в одну моду гибридной структуры
Н. В. Рудакова$^{1,2}$, С. Я. Ветров$^{1,2}$, И. В. Тимофеев$^{1,2}$
Исследованы условия возбуждения и возможности эффективного управления двумя связанными хиральными оптическими таммовскими состояниями, возникающими на границах холестерического жидкого кристалла, сопряженного с сохраняющими поляризацию анизотропными зеркалами. С помощью численного моделирования показано, что варьирование параметров позволяет управлять величиной коэффициента пропускания структуры, перестройкой спектральных характеристик, а также профилем локальной интенсивности поля. При этом поляризация падающего света оказывает значительное влияние на эффективность возбуждения состояний. Показано, что гибридная мода двух хиральных оптических таммовских состояния в процессе увеличения связи между ними плавно переходит в одну моду типа Фабри-Перо.
Показать АннотациюМетодика кросс-диапазонной двумерной Фурье-спектроскопии
Методика кросс-диапазонной двумерной Фурье-спектроскопии
Г. Д. Иванов$^1$, Е. А. Степанов$^{1,2}$, А. А. Воронин$^{1,2}$, А. С. Шведов$^1$, А. В. Карговский$^1$, А. А. Ланин$^{1,3}$, А. Б. Федотов$^{1,2}$
Двумерная Фурье-спектроскопия (2D Fourier Transform spectroscopy, 2D FTS) является нестационарным нелинейно-оптическим методом, в основе которого лежит процесс четырехволнового смешения с участием последовательности трех фемтосекундных импульсов. Методика получила широкое распространение для получения информации о строении и сверхбыстрой трансформации сложных органических и неорганических комплексов с характерными молекулярными колебаниями, лежащими в среднем инфракрасном диапазоне двумерной Фурье инфракрасной спектроскопии (2D Fourier Infrared Spectroscopy, 2D FTIR). В одной из возможных конфигураций методики 2D FTS возбуждение и зондирование исследуемых объектов осуществляется в существенно различных спектральных диапазонах. В настоящей работе продемонстрирована экспериментальная реализация подобного кросс-диапазонного варианта двумерной Фурье-спектроскопии на примере регистрации колебательных уровней раствора органического красителя DCM в области частот 1430-1820 см$^{-1}$ при электронном возбуждении образца широкополосным излучением видимого спектрального диапазона. Показано, что в полярном растворителе релаксация электронного возбуждение красителя DCM сопровождается активацией франк-кондоновских колебательных мод, которые проявляются на двумерном Фурье-спектре на частотах 1547 и 1576 см$^{-1}$. Продемонстрировано, что методика позволяет восстанавливать фазу нелинейного поглощения красителя и разрешать эффекты спонтанного излучения и поглощения из возбужденного состояния. Представленная техника двумерной электронно-колебательной Фурье-спектроскопии может быть применена в исследованиях процесса фотоокисления маркерных белков, в частности белка EGFP. Кросс-диапазонная двумерная спектроскопия могла бы напрямую выявить связь электронного возбуждения с колебательной релаксацией молекулы, которая непосредственно влияет на характерное время процесса фотоокисления.
Показать АннотациюГенерация многозарядных ионов МэВ-го уровня энергии в релятивистской лазерной плазме от кластерной мишени
Генерация многозарядных ионов МэВ-го уровня энергии в релятивистской лазерной плазме от кластерной мишени
Я. О. Романовский$^{1,2,3}$, А. А. Таусенев$^{1,2}$, Т. А. Семёнов$^2$, П. А. Щеглов$^2$, М. В. Чащин$^2$, А. В. Митрофанов$^{1,2,3}$, Д. А. Сидоров-Бирюков$^{1,2,3}$, М. М. Назаров$^2$, В. М. Гордиенко$^1$
Проведены сравнительные измерения эффективности генерации многозарядных ионов МэВ-го уровня энергии при возбуждении атомарных Ar, Kr и молекулярного O$_2$ в форме кластеров малого и большого размеров релятивистским лазерным излучением. Определен оптимальный средний диаметр кластера криптона (30 нм) для получения ионов МэВ-ного уровня энергии с кратностью ионизации Kr$^{+2}$--Kr$^{+5}$.
Показать АннотациюРоль сверхтонкого взаимодействия в формировании угловых распределений при ионизации водородоподобных мишеней в схеме накачка-зондирование
Роль сверхтонкого взаимодействия в формировании угловых распределений при ионизации водородоподобных мишеней в схеме накачка-зондирование
К. А. Гнедовская$^1$, М. М. Попова$^{2,3}$, Е. В. Грызлова$^{2,4}$
В статье рассмотрены эффекты деполяризации, вызванные сверх\-тонким взаимодействием полного момента электронной оболочки и спина ядра. Рассмотрена схема накачки-зондирования и получены угловые распределения фотоэлектронов. Аналитические результаты проиллюстрированы расчетами для водородоподобной мишени: одиночного электрона в кулоновском потенциале. Рассмотрены три наиболее репрезентативные комбинации поляризаций накачивающего и зондирующего полей: сонаправленные линейные (1) и циркулярные одинаковой (2) и противоположной (3) спиральностей.
Показать АннотациюАтомистическое моделирование структуры тонких пленок диоксида кремния с использованием силового поля ReaxFF
Атомистическое моделирование структуры тонких пленок диоксида кремния с использованием силового поля ReaxFF
Ф. В. Григорьев$^1$, С. С. Торбин$^1$, В. Г. Жупанов$^2$, П. А. Новиков$^2$, В. Б. Сулимов$^1$, А. В. Тихонравов$^1$
Проведено молекулярно-динамическое моделирование высокоэнергетического напыления тонких пленок диоксида кремния, направленное на исследование их важных для современных приложений структурных особенностей. Рассчитаны структурные параметры пленок и показано, что важнейшие расчетные параметры, такие как длины связи, валентные углы и положения пиков радиальной функции распределения хорошо согласуются с экспериментальными данными. Определены относительные концентрации точечных дефектов, влияющих на оптические свойства пленок, включая их лучевую прочность. Использовалась двухступенчатая схема расчетов: моделирование напыления проводилось в рамках двухчастичного силового поля DESIL, позволяющего исследовать пленки технологически значимых размеров, а их структурные параметры рассчитывались в рамках более точного силового поля ReaxFF. Такая схема позволила значительно увеличить численную эффективность моделирования и получить новые более точные данные о концентрации точечных дефектов.
Показать АннотациюПленки Fe$_{100-х}$Zr$_x$ ($х = 6-13$ ат. %): взаимосвязь фазово-структурного состояния и магнитных параметров
Пленки Fe$_{100-х}$Zr$_x$ ($х = 6-13$ ат. %): взаимосвязь фазово-структурного состояния и магнитных параметров
Д. М. Гридин$^{1,2,3}$, Е. В. Харин$^4$, В. А. Теджетов$^4$, Г. Ш. Усманова$^4$, Е. Н. Шефтель$^4$, А. Б. Грановский$^{1,5,6}$
Приведены результаты измерений петель гистерезиса пленок Fe$_{100-х}$Zr$_x$ ($х = 6 - 13$) как в исходном состоянии после их получения методом ионно-лучевого осаждения, так и после отжига в вакууме в течение 1 часа при 300 и 500 ⁰С. Измерения выполнены на вибрационном магнитометре Lake Shore 7407 в магнитных полях до 16 кЭ при комнатной температуре. Анализ полученных данных, который был проведен методом корреляционной магнитометрии в рамках модели случайной магнитной анизотропии, показал, что магнитные свойства пленок определяются сосуществованием аморфной и нанокристаллической структур, объемные доли которых зависят от содержания Zr и температуры отжига. Для всех пленок, даже когда ферромагнитная фракция составляет несколько процентов, наблюдается дальний магнитный порядок, что объясняется обменным взаимодействием между соседними ферромагнитными зернами, сгруппированными в стохастические домены, которые изолированы друг от друга парамагнитной аморфной фазой. Определены основные магнитные параметры микроструктуры пленок.
Показать АннотациюМёссбауэровское исследование термически стимулированной эволюции кристаллической и магнитной структуры наночастиц феррита магния
Мёссбауэровское исследование термически стимулированной эволюции кристаллической и магнитной структуры наночастиц феррита магния
Т. Ю. Киселева$^1$, В. С. Русаков$^2$, Л. А. Лебедев$^3$, Я. А. Хващевская$^3$, В. И. Попков$^3$
Проведено мёссбауэровское исследование термически стимулированной эволюции кристаллической и магнитной структуры наночастиц магниевого феррита MgFe$_2$O$_4$, полученных методом растворного горения с последующим ступенчатым отжигом в диапазоне температур 400–800°C. Исходный продукт синтеза представляет собой рентгеноаморфное вещество со стехиометрическим составом, что позволяет исключить влияние начальной кристалличности на характеристики термопродуктов. Совмещённое применение мёссбауэровской спектроскопии на ядрах $^{57}$Fe (при 300 К и 80 К) и рентгеновской дифракции позволило проследить формирование фазы MgFe$_2$O$_4$ и переход магнитных состояний наночастиц от суперпарамагнитного к релаксационному. Установлено, что до температуры 600 °C частицы сохраняют суперпарамагнитное поведение, обусловленное малым размером кристаллитов (менее 16 нм). При отжиге в интервале 600–700°C происходит резкий рост размеров кристаллитов (до~24 нм) и формирование магнитной упорядоченности, сопровождаемое появлением релаксационных спектров. При дальнейшем повышении температуры отжига (до 800°C) наблюдается стабилизация кристаллической структуры и замедление магнитной релаксации. Спектры демонстрируют уменьшение ширины резонансных линий и смещение сверхтонких параметров, характерное для проявления размерных эффектов. Результаты подчёркивают значимость термообработки как инструмента управления магнитным состоянием и кристаллической упорядоченностью наночастиц MgFe$_2$O$_4$.
Показать АннотациюХарактеристики плёнок FeSe$_{0.5}$Te$_{0.5}$ на аморфной подложке
Характеристики плёнок FeSe$_{0.5}$Te$_{0.5}$ на аморфной подложке
А. В. Петров$^1$, О. В. Снигирев$^1$, А. Г. Маресов$^1$, Ю. В. Блинова$^2$, Н. В. Порохов$^3$, Д. А. Чареев$^{4,5}$, А. В. Варлашкин, А. Ю. Цветков
Для плёнок FeSeTe на аморфной диэлектрической подложке исследованы морфология поверхности и элементный состав. Измеренные среднеквадратичные значения высот выростов на поверхности плёнки составляют 4–6 нм в поле 1×1 мкм² и 7–10 нм в поле 10×10 мкм². Найденный элементный состав FeSe$_{0.5}$Te$_{0.5}$ оказался близок к стехиометрическому соотношению. Получены оценки значений верхнего критического поля Hc2∥ab(0) ≈ 68 Тл и Hc2⊥ab(0) ≈ 51 Тл при различной ориентации магнитного поля относительно кристаллографических плоскостей плёнки. Соответствующее значение анизотропии γ свойств полученных плёнок близко к 1.3 и сравнимо с результатами для таких плёнок на монокристаллических подложках. Найдены значения для когерентности: ξab(0) ≈ 2.5 нм, ξc(0) ≈ 1.9 нм. Контактными и бесконтактными методами измерена плотность критического тока, оказавшаяся на уровне 2.5×10⁴ A/см² и 6×10⁴ A/см² соответственно, при температуре 2 К. Получены оценки энергии активации вихрей U(H,T) и плотности силы пиннинга.
Показать АннотациюМногоэлектронная ионизация атомов ионами в приближении переданной энергии
Многоэлектронная ионизация атомов ионами в приближении переданной энергии
Г. И. Андреев, В. Л. Бычков
Разработана программа PRIMA для описания одно- и многоэлектронной ионизации нейтральных атомов при столкновении с ионами. В рамках квазиклассического подхода, объединяя модель переданной энергии и статистические вероятности ионизации, новая программа позволяет рассчитывать вероятности и сечения ионизации атомов ионным ударом в области энергий от 1 кэВ до 10 МэВ. В качестве примера работы программы представлены расчеты сечений ионизации нейтрального ксенона протонным ударом. Сравнение сечений ионизации, рассчитанных программой PRIMA, с экспериментальными данными и результатами расчетов на основе уравнения переноса в широком диапазоне энергий налетающих протонов показало, что расхождения не превышают фактора 2-3.
Показать АннотациюУстановка для измерения яркости фона неба в инфракрасном диапазоне в Кавказской Горной Обсерватории ГАИШ МГУ
Установка для измерения яркости фона неба в инфракрасном диапазоне в Кавказской Горной Обсерватории ГАИШ МГУ
И. А. Комарова$^1$, А. М. Татарников$^2$, С. Г. Желтоухов$^3$
Представлено описание установки, изготовленной в ГАИШ МГУ на базе коммерческого инфракрасного светочувствительного модуля для исследования распределения яркости фона неба в ИК диапазоне. Описана процедура наблюдений с установкой и алгоритм учета вклада инструментального фона в общий сигнал. Приведены результаты измерений яркости фона неба в Кавказской горной обсерватории на длине волны 3.7~мкм и 4.7~мкм, выполненные в декабре 2024~г. Получена оценка поверхностной яркости неба в зените, соответствующая звезде $7.3^{\rm m}$ на 1 квадратной угловой секунде неба.
Показать АннотациюПрограммная реализация методов построения орбит в ограниченной задаче трех тел
Программная реализация методов построения орбит в ограниченной задаче трех тел
Т. А. Сячина, А. Г. Рудницкий
В настоящей работе приводится описание программной реализации методов точного расчета орбитальных параметров для околоземного пространства, а также для окрестностей точек Лагранжа. Программа основана на современных математических моделях и алгоритмах, обеспечивающих высокую точность и эффективность вычислений. Учитываются различные возмущающие факторы и реализована возможность моделировать движение космических аппаратов в сложных гравитационных условиях. Проводится сравнение результатов работы программы с известным программным решением для баллистико-навигационных расчетов.
Показать АннотациюМоделирование и обработка коррелированных измерений в спутниковой градиентометрии
Моделирование и обработка коррелированных измерений в спутниковой градиентометрии
В. Е. Жаров
В настоящей работе рассматривается вопрос обработки коррелированных измерений. Предполагается, что истинный сигнал искажается прибором, который, по сути, является фильтром с заданной амплитудно-частотной характеристикой. В результате в частотной области происходит изменение спектра сигнала, а во временной области значение измеренного сигнала в момент времени $t_i$ зависит от предыдущих значений $t_{i-1}, t_{i-2}, \ldots$. Это означает, что при обработке измерений необходимо знать и уметь обращать ковариационную матрицу, которая не является диагональной, и может иметь большие размеры. В этом случае прямое обращение матрицы оказывается невозможным. Поэтому, для обработки коррелированных измерений предлагается оригинальный метод вычисления обратной ковариационной матрицы и де-корреляции измерений. Разработанный метод предполагается применить для обработки градиентометрических данных, полученных в миссии GOCE, и уточнения коэффициентов разложения гравитационного потенциала Земли по сферическим гармоникам.
Показать АннотациюМорфологические методы оценивания относительного временного сдвига инфразвуковых сигналов
Морфологические методы оценивания относительного временного сдвига инфразвуковых сигналов
А. Ф. Идрисов, А. И. Чуличков
Настоящая работа посвящена решению задачи оценивания относительной временной задержки инфразвуковых сигналов, распространяющихся от импульсного источника по разным траекториям в слоисто-однородной атмосфере. Для решения задачи используются морфологические методы анализа сигналов, разрабатываемые на кафедре математического моделирования и информатики физического факультета МГУ имени М. В. Ломоносова. Методы применены к данным регистрации инфразвуковых сигналов, регистрируемых барографами, расположенными в разных точках на поверхности Земли. Временная задержка сигналов разных барографов позволяет оценить направление прихода звуковой волны, что позволяет в дальнейшем определять положение источника сигнала и изучать структуру атмосферы.
Показать АннотациюМетод оптимизации ускоряющих структур прикладного назначения при помощи генетических алгоритмов
Метод оптимизации ускоряющих структур прикладного назначения при помощи генетических алгоритмов
М. А. Борисов$^{1,2}$, В. И. Шведунов$^{1,2}$
В статье дано описание основанного на генетическом алгоритме метода оптимизации ускоряющих структур линейных ускорителей электронов, работающих в режиме стоячей волны, приведен пример оптимизации медицинского ускорителя.
Показать Аннотацию