Владимир Моисеевич Пудалов (к 80-летию со дня рождения) 7 Oct 1:00 PM (11 days ago)
П.И. Арсеев, М.Ю. Каган, В.В. Кведер, Н.Н. Колачевский, М.М. Коршунов, И.А. Некрасов, С.Г. Овчинников, О.В. Руденко, М.В. Садовский, А.И. Смирнов
Новые горизонты исследований реликтового излучения Вселенной 16 Aug 1:00 PM (2 months ago)
Д.И. Новиков, А.Г. Дорошкевич, Т.И. Ларченкова, А.М. Малиновский, А.О. Михальченко, А.М. Осипова, К.О. Парфенов, С.В. Пилипенко
Несмотря на значительные успехи, достигнутые с начала нового столетия в области изучения реликтового излучения (РИ), остаются нерешёнными некоторые глобальные задачи, стоящие перед современной наблюдательной космологией. В их числе доказательство либо опровержение инфляционной теории эволюции Вселенной и её тепловая история в дорекомбинационный период. Остаётся также неизвестным спектр мощности начальных возмущений на мелких масштабах. Детальное изучение поляризации реликтового фона и его частотного спектра позволит пролить свет на эти актуальные вопросы, ответы на которые нельзя получить из каких-либо других наблюдений, кроме наблюдений особенностей реликтового излучения. Решение указанных задач также позволит попутно получить новую информацию о свойствах фоновых излучений (излучения пыли, инфракрасного фона, синхротронного излучения, свободно-свободных переходов, линий СО) и гравитационного линзирования. Эксперименты нового поколения нацелены на решение вышеперечисленных задач наблюдательной космологии.
Ядерно-физические технологии в медицине 6 Aug 1:00 PM (2 months ago)
А.П. Черняев
Обзор посвящён физическим основам ядерных технологий в медицине. Отмечены физические идеи, использованные при создании высокотехнологичных медицинских приборов и систем, а также ключевые моменты развития "ядерной медицины". Прослеживается история появления таких систем в России и мире, потребности здравоохранения, обсуждаются современные тенденции их развития. Описана система подготовки соответствующих кадров.
Хиральная спинтроника гелимагнетиков 29 Jul 1:00 PM (2 months ago)
В.В. Устинов, И.А. Ясюлевич
Хиральная спинтроника — новейшая перспективная ветвь квантовой электроники, в основе которой лежат спиновые транспортные явления в материальных объектах, обладающих хиральной симметрией. Данный обзор посвящён становлению и развитию хиральной спинтроники гелимагнетиков — материалов, характеризующихся спиральной магнитной структурой. В работе рассматриваются общие принципы описания электрического и спинового транспорта в проводящих кристаллах при наличии неоднородностей внешнего магнитного поля и/или внутренних магнитных полей обменного происхождения. Демонстрируется, что взаимодействие спинов электронов проводимости с пространственно-неоднородным полем обменного происхождения в гелимагнетиках даёт естественное объяснение двум экспериментально наблюдаемым спин-транспортным эффектам: электрическому магнитохиральному эффекту и кинетическому магнитоэлектрическому эффекту. Представлена оригинальная методика, позволяющая определять магнитную хиральность проводящих гелимагнетиков на основе экспериментальных исследований вышеупомянутых гальваномагнитных эффектов. Описывается построение теории эффекта передачи спинового момента в проводящих хиральных гелимагнетиках, включающей исследование влияния данного эффекта на намагниченность и электросопротивление гелимагнетиков. Продемонстрировано, что эффект передачи спинового момента в гелимагнетиках приводит к вращению спирали намагниченности под действием электрического тока. Это может быть использовано для создания новых устройств спиновой электроники, в которых проводящие гелимагнетики будут выступать в качестве основных функциональных компонентов.
Одноразовый блокнот Вернама, Котельникова, Шеннона и квантовая криптография 27 Jul 1:00 PM (2 months ago)
И.М. Арбеков, С.Н. Молотков
Квантовая криптография — квантовое распределение ключей (КРК) — одно из первых направлений квантовой теории информации, которое достигло зрелого научного уровня и было доведено до коммерческих систем в области защищённой квантовой связи. Проблема распределения ключей является центральной проблемой симметричной криптографии. Квантовая криптография решает эту проблему, причём решение базируется на фундаментальных законах Природы — законах квантовой механики. Квантовое распределение ключей, по сути, представляет собой согласование двух независимых случайных последовательностей на передающей и приёмной сторонах посредством посылки квантовых состояний. Кроме квантового канала необходим ещё аутентичный классический канал связи. Оба канала связи являются открытыми и доступными для вторжения нарушителя. Для обеспечения аутентичности классического канала при первом запуске системы необходим стартовый ключ, используемый для обеспечения теоретико-информационной аутентификации. По сути, системы квантовой криптографии являются системами расширения этого стартового ключа. В последующих сеансах возникает квантовый ключ, часть которого используется для аутентификации, а другая часть — для других криптографических целей, например шифрования. Принципиальный для квантовой криптографии вопрос — сколько сеансов квантового распределения ключей с момента первого запуска системы можно проводить до нового перезапуска системы, когда криптографические свойства квантовых ключей достигнут критического уровня, после которого их уже нельзя будет использовать для криптографических целей и потребуется новый перезапуск системы. Несмотря на существующий ряд обзоров по тематике квантовой криптографии, данный вопрос детально не обсуждался. Показано, что для реальных, достижимых на сегодняшний день параметров систем квантовой криптографии, возможна практически сколь угодно долгая работа системы КРК до следующего перезапуска. Это означает, что системы КРК могут обеспечить реализацию "одноразового блокнота" — множества одноразовых ключей, используя только один стартовый ключ. Представлен также краткий исторический экскурс, в котором излагаются отдельные факты, мало известные широкой аудитории. Обзор ориентирован на широкую аудиторию, доступен студентам старших курсов и аспирантам, прослушавшим университетские лекционные курсы по квантовой информатике, и, как надеются авторы, его содержание позволит глубже понять "криптографическую начинку" современных систем квантового распределения ключей.
Сверхновые звёзды как источники космических лучей 29 Jun 1:00 PM (3 months ago)
А.М. Быков
Огромное выделение энергии при вспышках сверхновых звёзд и наблюдения нетеплового радиоизлучения позволили В.Л. Гинзбургу и С.И. Сыроватскому более 60 лет назад обосновать гипотезу о ключевой роли сверхновых как источников основной компоненты галактических космических лучей. К настоящему моменту многоканальные наблюдения остатков сверхновых во всём диапазоне электромагнитных волн предоставили большой объём данных, подтвердивший факт ускорения протонов и электронов до энергий порядка 100 ТэВ. Остаются открытыми несколько вопросов, среди которых проблема происхождения и поиск источников наблюдаемых космических лучей высоких энергий в интервале от 100 ТэВ до 1000 ПэВ. Решение проблем эффективной конверсии кинетической энергии эжекты сверхновой, вращательной энергии пульсаров, а также анизотропных течений плазмы вокруг аккрецирующих чёрных дыр в популяцию релятивистских частиц требует кинетического моделирования нелинейных механизмов с широким динамическим диапазоном масштабов. Моделирование необходимо, чтобы определить максимальные энергии частиц, ускоряемых сверхальвеновскими течениями плазмы с вмороженными магнитными полями и бесстолкновительными ударными волнами. Задача сводится к выявлению физических механизмов сильного (сверхадиабатического) усиления магнитной турбулентности, необходимого для быстрого ускорения частиц механизмом Ферми. В обзоре представлены результаты кинетического моделирования и анализ нелинейных механизмов формирования сильной анизотропной магнитной турбулентности и спектров ускоренных частиц. Недавние наблюдения орбитальной обсерваторией IXPE (Imaging X-ray Polarimetry Explorer) поляризованного рентгеновского синхротронного излучения остатков сверхновых Тихо Браге, Кассиопея А, SN1006 и др. позволили с использованием нелинейных моделей заглянуть внутрь космических ускорителей частиц и понять механизмы модификации сильных ударных волн. Обсуждаются возможности ускорения ядер космических лучей мощными анизотропными истечениями плазмы в компактных релятивистских остатках коллапсировавших сверхновых звёзд. Молодые пульсары в двойных звёздных системах, а также аккрецирующие чёрные дыры — микроквазары могут ускорять ядра до энергий существенно выше ПэВ.
Тонкие и сверхтонкие токовые слои: путешествие вглубь сингулярности Сыроватского 23 Jun 1:00 PM (3 months ago)
Л.М. Зелёный, Х.В. Малова, Е.Е. Григоренко, В.Ю. Попов, О.О. Царева, М.В. Леоненко
Рассматривается история исследования тонких токовых слоёв в космической плазме, с протонными толщинами, которые в рамках магнитогидродинамической (МГД) теории считались сингулярными структурами — бесконечно тонкими МГД-разрывами. Отмечается особая роль работ С.И. Сыроватского и его группы в развитии теории и экспериментальных исследований нестационарных тонких токовых слоёв применительно к солнечным вспышкам. Научные многоспутниковые миссии (Интербол, Cluster, MMS) позволили заглянуть внутрь "сингулярностей", оценить сложнейшие процессы накопления, трансформации и высвобождения энергии в них. Накопление данных наблюдений многоспутниковых космических миссий и развитие теоретических моделей тонких слоёв позволило изучить их сложную внутреннюю структуру с иерархическим вложением более тонких токовых слоёв внутрь более широких. Динамика плазмы даже в не очень тонком слое уже не может описываться в МГД-приближении и, как минимум, требует раздельного описания движения электронов и ионов. Особую сложность, в силу их большого ларморовского радиуса (который может превышать толщину слоя), представляет описание ионов. Здесь большую роль сыграла так называемая квазиадиабатическая теория описания движения заряженных частиц при наличии резких магнитных градиентов. Выявлена ключевая роль тонких вложенных структур как триггеров взрывного магнитного пересоединения и преобразования свободной энергии магнитных полей в энергию волн и потоков ускоренных частиц. Подробно освещена актуальная тема наблюдения и интерпретации свойств сверхтонких токовых слоёв с электронными масштабами, которые могут быть как частью многоуровневых вложенных структур, так и самостоятельными нестационарными множественными образованиями, с которыми в горячей бесстолкновительной магнитосферной плазме связаны процессы диссипации магнитной энергии. Быстрая эволюция и распады этих слоёв ведут к ускорению электронов и формированию новых слоёв, также распадающихся и рождающих новые тонкие токовые структуры, т.е. пересоединение на малых электронных масштабах по-прежнему идёт, но происходит в нетривиальном каскадном режиме. Несколько десятилетий уже прошло со времени создания С.И. Сыроватским МГД-модели динамического токового слоя. Поучителен опыт совершенствования как экспериментальной техники, так и теоретического аппарата, которые позволили заглянуть внутрь этих удивительных структур.
Метод накачки и рентгеновского зондирования 5 Jun 1:00 PM (4 months ago)
В.В. Лидер
Описаны принципы и возможности времяразрешающего метода накачки и рентгеновского зондирования. Рассмотрены способы накачки, особенности зондирования с использованием различных импульсных источников рентгеновского излучения (лабораторных, синхротронных, лазеров на свободных электронах). Обсуждаются способы улучшения временнóго разрешения. Приведены примеры использования метода для исследования широкого класса объектов с применением рентгеновской микроскопии, рентгеновской лауэ- дифракции, малоуглового и широкоугольного рассеяния, абсорбционной и фотоэлектронной спектроскопии.
Низкоэнергичные позитроны и гамма-кванты в Галактике 5 Jun 1:00 PM (4 months ago)
И.М. Дрёмин, Д.О. Чернышов
Проблема рождения низкоэнергичных позитронов в Галактике и последующей электрон-позитронной аннигиляции с образованием гамма-квантов вызвала появление разных гипотез об их источниках. Высокая интенсивность гамма-излучения накладывает определённые ограничения на свойства таких источников. Приводятся оценки вклада космических лучей в производство низкоэнергетичных позитронов, ответственных за формирование аннигиляционной линии с энергией 511 кэВ. Хотя темп рождения позитронов в космических лучах не может обеспечить аннигиляционное излучение всей Галактики, их вклад в производство позитронов не является пренебрежимо малым.
Перемежаемость в случайных потоках и стохастические интегралы движения 5 Jun 1:00 PM (4 months ago)
А.С. Ильин, А.В. Копьев, В.А. Сирота, К.П. Зыбин
Обзор посвящён недавним успехам в изучении эволюции вмороженных материальных линий и поверхностей в случайных потоках. Интересное свойство данного процесса состоит в том, что на поверхностях могут формироваться долгоживущие когерентные структуры, с которыми оказываются связаны некоторые стохастические интегралы движения. Точный вид таких интегралов зависит от свойств потока, однако при условии локальной изотропии течения они становятся универсальными. Мы находим их в явном виде и обсуждаем красивую математику, связанную с этим фактом.
Токовые слои в плазме — от теории к эксперименту 4 Jun 1:00 PM (4 months ago)
А.Г. Франк
В настоящем обзоре представлены основные этапы экспериментальных исследований динамики и эволюции токовых слоёв, которые создавались в плазме в сильных неоднородных магнитных полях. Эти исследования были инициированы работами Сергея Ивановича Сыроватского, внесшего выдающийся вклад в создание МГД-теории токовых слоёв. Эксперименты развивались в тесном взаимодействии с теорией и под влиянием теоретических идей и представлений. Установлено, что в плазме высокой проводимости формирование токового слоя приводит к концентрации магнитной энергии, а при взрывном разрушении слоя происходит преобразование магнитной энергии в энергию плазмы и ускоренных электронов. Показано, что триггером разрыва слоя во многих случаях служит быстрый локальный рост температуры плазмы и нарушение поперечного равновесия в пределах токового слоя. Доказана возможность развития токовых слоёв в трёхмерных магнитных конфигурациях, и определён диапазон таких конфигураций. Установлено, что токи обратного направления играют важную роль в ограничении длительности потоков плазмы, которые ускоряются в токовых слоях.
Космические и внеатмосферные исследования Солнца 19 May 1:00 PM (5 months ago)
В.Д. Кузнецов
Исследования по физике Солнца были в сфере научных интересов С.И. Сыроватского, они охватывали широких круг проблем, и цель этих исследований состояла в получении единой картины физических процессов на Солнце. Наблюдения с космических аппаратов дают всё более детальную информацию о происходящих на Солнце явлениях и процессах, стимулируя построение физических моделей и давая более глубокое понимание того, как устроено и как работает Солнце. Приводится обзор космических и внеатмосферных исследований Солнца, охватывающих все слои солнечной атмосферы от конвективной зоны и фотосферы до солнечной короны и солнечного ветра.
Квантовые повторители: актуальные направления исследований и последние достижения 19 May 1:00 PM (5 months ago)
Р.А. Ахмеджанов, Ю.Ю. Балега, А.Д. Деев, А.А. Калачёв
Представлен обзор актуальных теоретических и экспериментальных исследований, направленных на создание квантового повторителя — ключевого устройства протяжённых квантовых сетей, позволяющего распределять запутанные состояния на большие расстояния. Рассмотрены наиболее перспективные подходы к созданию базовых устройств квантовых повторителей: квантовой памяти, источников неклассических состояний света и квантовых частотных преобразователей.
Космическая физика и физика плазмы (к 100-летию со дня рождения С.И. Сыроватского) (Научная сессия Отделения физических наук Российской академии наук, 5 марта 2025 г.) 13 May 1:00 PM (5 months ago)
5 марта 2025 г. в конференц-зале Физического института им. П.Н. Лебедева РАН (Москва, Ленинский просп., 53) состоялась Научная сессия Отделения физических наук Российской академии наук (ОФН РАН) "Космическая физика и физика плазмы", посвящённая 100-летию со дня рождения Сергея Ивановича Сыроватского.
Объявленная на web-сайте ОФН РАН www.gpad.ac.ru повестка заседания содержала следующие доклады:
- Зыбин К.П. (Физический институт имени П.Н. Лебедева РАН, Москва). Мелкомасштабное динамо магнитного поля.
- Зеленый Л.М. (Институт космических исследований РАН, Москва). Тонкие и сверхтонкие токовые слои. Путешествие вглубь сингулярности Сыроватского.
- Быков А.М. (Физико-технический институт имени А.Ф. Иоффе РАН, Санкт-Петербург). Сверхновые звёзды как ускорители космических лучей.
- Кузнецов В.Д. (Институт земного магнетизма, ионосферы и распространения радиоволн имени Н.В. Пушкова РАН, Троицк, Москва). Космические исследования Солнца.
- Франк~А.Г. (Институт общей физики имени А.М. Прохорова РАН, Москва). Токовые слои Сыроватского — теория и эксперимент.
С тринадцатью статьями Сергея Ивановича Сыроватского, опубликованными в журнале УФН (из которых семь обзоров [6 – 12]), можно ознакомиться на авторской странице С.И. Сыроватского на сайте УФН (см. ufn.ru/ru/authors/11034/syrovatskii-s-i/). Также в УФН были опубликованы некролог С.И. Сыроватского [13] и доклады на Научной сессии ОФН РАН, посвящённой 85-летию С.И. Сыроватского [14].
К вопросу о термодинамических флуктуациях в компьютерных экспериментах 12 May 1:00 PM (5 months ago)
М.В. Кондрин, Ю.Б. Лебедь, Ю.Д. Фомин, В.В. Бражкин
В работе исследуются два подхода к изучению термодинамических флуктуаций в компьютерных симуляциях: один — основанный на теории, изложенной в учебнике Ландау—Лифшица, которая предполагает самосогласованное решение проблемы, и второй — развитый в работах Lebowitz—Percus—Verlet и др., предназначенный для ограниченного класса задач компьютерных симуляций методом классической молекулярной динамики. Исследование флуктуаций в молекулярно-динамической симуляции флюида гелия при комнатной температуре и давлении 2 кбар выявило, что они в несколько раз отличаются, в зависимости от типа ансамбля (NVE или NVT), использованного в вычислениях. Для NVT-ансамбля наилучший результат даёт подход Ландау—Лифшица, а для микроканонического NVE-ансамбля — подход Lebowitz—Percus—Verlet. Вместе с тем в этой системе в NVT-ансамбле было установлено отличие плотности распределения температурных флуктуаций от нормальной. Было показано, что такое отличие связано с присутствием так называемых алгоритмических флуктуаций, обусловленных компьютерной реализацией алгоритма вычислений: дискретностью времени, ограниченностью вычислений по времени и т.д. Продемонстрирована принципиальная возможность согласовать слабую консервативность законов движения частиц, где энергия сохраняется в среднем, с очевидной асимметрией эволюции системы в целом с течением времени.
Уникальный микроквазар SS433: новые результаты, новые проблемы 12 May 1:00 PM (5 months ago)
А.М. Черепащук, А.В. Додин, К.А. Постнов
Уникальный микроквазар SS433 является массивной рентгеновской двойной системой на продвинутой стадии эволюции. Оптическая звезда переполняет свою полость Роша и истекает в очень сильном темпе на чёрную дыру, вокруг которой образовался наклонённый к плоскости орбиты сверхкритический аккреционный диск с релятивистскими коллимированными выбросами вещества — джетами. И диск, и джеты прецессируют с периодом 162,3 дня. Во внешних частях прецессирующих джетов формируются эмиссионные линии водорода и нейтрального гелия, которые перемещаются периодически по спектру SS433 с громадной амплитудой в ∼ 1000 Å, или в шкале скоростей ∼ 50000 км с−1. Именно такой уникальной особенностью объект SS433 привлёк к себе внимание учёных в 1979 году. За многие годы исследований в оптическом, инфракрасном, радио-, рентгеновском и гамма-диапазонах было получено много важных результатов о физических процессах, протекающих в этом микроквазаре, однако ряд принципиальных вопросов о природе SS433 оставался нерешённым. В ГАИШ МГУ выполнен 30-летний спектральный и фотометрический мониторинг SS433. С использованием всех опубликованных данных за 45 лет наблюдений удалось получить ряд важных результатов, касающихся природы этого уникального микроквазара. Открыто вековое эволюционное увеличение орбитального периода SS433 с темпом (1,14 ± 0,25)× 10−7 секунд за секунду, на основании чего релятивистский объект в системе SS433 идентифицирован как чёрная дыра с массой более 8 M☉. Установлено, что расстояние между компонентами SS433 возрастает со временем, а это препятствует образованию общей оболочки в системе. Размеры полости Роша оптической звезды—донора вещества — в среднем постоянны во времени, что обеспечивает устойчивый вторичный обмен масс в системе. Открыта эллиптичность орбиты SS433, свидетельствующая в пользу модели плавающего аккреционного диска, отслеживающего прецессию оси вращения оптической звезды, наклонённой к плоскости орбиты системы в силу несимметричного взрыва сверхновой, сопутствующего образованию релятивистского объекта. Параметры кинематической модели системы, кроме прецессионного периода, в среднем постоянны на протяжении 45 лет. Обнаружены сбои в фазах прецессионного периода, но в среднем прецессионный период держится постоянным на протяжении 45 лет. Микроквазар SS433 физически подобен многим ультраярким рентгеновским источникам (ULX), открытым в последние годы в других галактиках. Регистрация жёсткого гамма-излучения до 200~ТэВ от туманности W50 свидетельствует о возможном ускорении до энергий ∼ ПэВ адронов в области взаимодействия мощного экваториального ветра от SS433 c веществом туманности. В SS433 особенности режима сверхкритической аккреции на чёрную дыру проявляются наиболее ярко. Поэтому дальнейшие многоволновые исследования этого уникального микроквазара представляются весьма перспективными.
Александр Евгеньевич Бондарь (к 70-летию со дня рождения) 23 Mar 1:00 PM (6 months ago)
Н.А. Винокуров, М.В. Данилов, А.С. Кузьмин, Е.Б. Левичев, П.В. Логачев, А.И. Мильштейн, В.В. Пархомчук, П.Н. Пахлов, А.Н. Скринский, Ю.А. Тихонов, М.П. Федорук, Б.А. Шварц
Магнитоуправляемый спиновый светоизлучающий диод 17 Mar 1:00 PM (7 months ago)
М.В. Дорохин, М.В. Ведь, П.Б. Дёмина, Ю.М. Кузнецов, А.В. Кудрин, А.В. Здоровейщев, Д.А. Здоровейщев, Н.В. Байдусь, И.Л. Калентьева
Рассмотрены фундаментальные физические принципы, лежащие в основе работы базовых элементов спинтроники: эффект гигантского магнетосопротивления, инжекция спин-поляризованных носителей заряда из намагниченного ферромагнитного электрода, излучательная рекомбинация в полупроводниках с участием спин-поляризованных носителей. Сформирована и исследована интегральная структура на основе GaAs (магниторезистивный спиновый светоизлучающий диод), в которой реализованы все вышеперечисленные явления. С точки зрения электрической схемы рассмотренный прибор представлял собой последовательно соединённые магниторезистивный элемент и светоизлучающий диод на основе системы металл/туннельно-тонкий диэлектрик/полупроводник. Показано, что магнитное поле, направленное в плоскости слоёв, изменяет состояние магниторезистивного элемента (высокое или низкое сопротивление) и тем самым позволяет управлять интенсивностью электролюминесценции. Магнитное поле, направленное перпендикулярно плоскости слоёв, обеспечивает намагничивание магнитного контакта светоизлучающего диода и спиновую инжекцию, сопровождающуюся испусканием циркулярно поляризованного света. В результате сформирован прибор, который может находиться в четырёх устойчивых магнитных состояниях (высокая—низкая интенсивность, "положительная"—"отрицательная" циркулярная поляризация). Подобная структура может выступить в качестве основы для элементов магнитной записи и передачи информации, в которых четыре устойчивых состояния формируют четверичную логику вместо бинарной.
Квантовые вычисления на ионах в ловушках: принципы, достижения и перспективы 17 Mar 1:00 PM (7 months ago)
И.В. Заливако, Н.В. Семенин, Н.О. Жаднов, К.П. Галстян, П.А. Каменских, В.Н. Смирнов, А.Е. Корольков, П.Л. Сидоров, А.С. Борисенко, Ю.П. Аносов, И.А. Семериков, К.Ю. Хабарова, Н.Н. Колачевский
Ультрахолодные ионы являются одной из наиболее успешно развивающихся физических платформ в области квантовых вычислений: высокое время когерентности и качество операций обеспечили на сегодняшний день лидерство по показателю квантового объёма (221) по сравнению с другими системами, например сверхпроводниковой платформой (максимально продемонстрированный квантовый объём 29). На ионных квантовых вычислителях выполнены самые глубокие на сегодняшний день бенчмаркинговые алгоритмы и успешно продемонстрированы алгоритмы коррекции ошибок, что открывает перспективу перехода из сегодняшней эры "шумных квантовых процессоров" (NISQ) в следующую эпоху. В России направление ионных квантовых компьютеров начало активно развиваться с появлением Дорожной карты "Квантовые вычисления", стартовавшей в 2020 г. В данном обзоре представлены основные принципы работы ионного квантового компьютера, обзор современных мировых достижений в этой области, а также основные результаты нашей группы, полученные в ходе реализации Дорожной карты.
Эластостатические спиновые волны — "тонкая структура" спектра магнонных поляронов акустически субволнового магнитного слоя 12 Mar 1:00 PM (7 months ago)
С.В. Тарасенко, В.Г. Шавров
На примере уединённого акустически субволнового магнитного слоя показано, что использование для решения упругой эластостатической краевой задачи тензорной функции Грина позволяет получить в удобной для анализа форме структуру спектра магнонных поляронов, связанную с формированием особого класса безобменных магнонов — эластостатических спиновых волн и сопутствующих им резонансных аномалий. В сочетании с аналогичным подходом, ранее развитым для расчёта спектра дипольно-обменных магнонов, такой метод может быть альтернативой традиционному способу аналитического изучения дисперсионных особенностей распространяющихся в слоистых структурах магнитоакустических волн в условиях одновременного учёта магнитоупругого, магнитодипольного и неоднородного обменного взаимодействий.
Свойства неидеальной плазмы ударно-сжатых благородных газов и азота до 1 ТПа 26 Feb 12:00 PM (7 months ago)
М.А. Мочалов, Р.И. Илькаев
Представлены результаты экспериментальных исследований сжимаемости, скорости звука, температуры, электропроводности, поглощения и отражения света, выполненных во ВНИИЭФ, при ударном сжатии благородных газов (аргона, криптона, ксенона) и жидкого азота с применением конденсированных взрывчатых веществ в области давлений до Р ≈ 1 ТПа. Приведены экспериментальные устройства для генерации и диагностики состояний с высокой плотностью энергии. Полученные данные использованы для тестирования и уточнения моделей уравнений состояния в условиях влияния сильного межчастичного взаимодействия на свойства веществ в труднодоступной для расчётов области неидеальной плазмы высокого давления. Проведён анализ новой и имеющейся информации о свойствах неидеальной плазмы исследованных материалов.
Сверхпроводниковые генераторы терагерцового диапазона 11 Feb 12:00 PM (8 months ago)
Ф.В. Хан, Л.В. Филиппенко, А.Б. Ермаков, М.Е. Парамонов, М.Ю. Фоминский, Н.В. Кинев, В.П. Кошелец, С.А. Никитов
Практические устройства на основе элементов сверхпроводниковой электроники благодаря квантовой природе, уникальному набору параметров и криогенным рабочим температурам существенно превосходят системы, в основе работы которых лежат другие физические принципы. Рабочая частота сверхчувствительных приёмных устройств терагерцового (ТГц) диапазона достигла 1 ТГц, а их шумовая температура ограничена только квантовым пределом. Одним из наиболее перспективных направлений является разработка сверхпроводниковых генераторов ТГц-диапазона для интегральных приёмных систем. Такое приложение нестационарного эффекта Джозефсона представляется весьма естественным, однако множество разработок и исследований в десятках ведущих лабораторий мира долго не приводили к созданию генератора с требуемыми параметрами.
Отделение физических наук Российской академии наук в решении проблем научно-технологического развития Российской Федерации (Общее собрание и Научная сессия Отделения физических наук Российской академии наук (Физический институт им. П.Н. Лебедева РАН, 9 декабря 2024 г.)) 11 Feb 12:00 PM (8 months ago)
9 декабря 2024 г. в Физическом институте им. П.Н. Лебедева РАН (ФИАН) состоялось Общее собрание и Научная сессия Отделения физических наук (ОФН) Российской академии наук (РАН).
На Общем собрании ОФН РАН было заслушано вступительное слово "О стратегии развития науки и текущей ситуации" ( докладчик — академик-секретарь ОФН РАН академик РАН В.В. Кведер.
Научная сессия Общего собрания ОФН РАН включала следующие доклады:
- Шарков Б.Ю. (Объединённный институт ядерных исследований (ОИЯИ), Дубна, Московская обл., РФ). О подготовке перспективной программы "Фундаментальные свойства материи" (выполнение поручения Общего собрания ОФН РАН 27 мая 2024 года).
- Чхало Н.И. (Институт физики микроструктур РАН и Федеральный исследовательский центр Институт прикладной физики им. А.В. Гапонова-Грехова РАН, Нижний Новгород, РФ). Рентгеновская литография — локомотив критических технологий в России.
- Колачевский Н.Н. (ФИАН им. П.Н. Лебедева РАН, Москва, РФ). Квантово-оптические технологии для сенсорики и вычислений.
- Кошелец В.П. (Иститут радиотехники и электроники им. В.А. Котельникова РАН, Москва, РФ). Сверхпроводниковая электроника для систем приема и обработки информации.
- Троицкий С.В. (Институт ядерных исследований РАН, Троицк, Москва, РФ). Происхождение астрофизических нейтрино высоких энергий: новые результаты и перспективы.
Линейные ускорители ионов с высокочастотной квадрупольной фокусировкой 29 Jan 12:00 PM (8 months ago)
Ю.А. Буданов, В.П. Голубков, И.А. Грушичев, А.П. Мальцев, А.А. Тимофеев, Н.А. Чёрный
Высокочастотная квадрупольная фокусировка (ВЧКФ) совершила в своё время революцию в технике линейных ускорителей ионов. Даётся краткий исторический очерк её развития. Обсуждаются решения проблем, возникавших в Институте физики высоких энергий (ИФВЭ) при разработке и создании линейных ускорителей с ВЧКФ. Пространственно-однородная ВЧКФ (ПОКФ, или RFQ) используется сейчас в начале практически всех линейных ускорителей ионов. Ускоритель с пространственно-периодической ВЧКФ (ППКФ, или RFQ DTL) успешно работает в составе ускорительного комплекса ИФВЭ. ППКФ имеет ряд выгодных достоинств как при ускорении протонов, так и для применения в линейных ускорителях тяжёлых ионов.
Спектры коллективных возбуждений частиц в нормальной и сверхтекучей жидкости 27 Jan 12:00 PM (8 months ago)
В.В. Бражкин
Рассматривается специфика коллективных возбуждений в неупорядоченных средах, главным образом в жидкостях. Обсуждается отличие собственных возбуждений в неупорядоченных средах от плоских гармонических волн и связанная с этим проблема эффективного затухания возбуждений. Проводится детальный сравнительный анализ спектров коллективных возбуждений в обычных жидкостях и сверхтекучем гелии. Рассматриваются такие аспекты, как фононная и ротонная части спектра, явление "быстрого звука", сдвиговые волны и "замешивание" продольных и поперечных возбуждений в жидкостях. Показано, что возбуждения в жидкостях определяют их термодинамический свойства как в нормальном, так и в сверхтекучем состоянии. Несмотря на качественное сходство спектров сверхтекучего гелия и обычных жидкостей, имеются существенные различия, которые, на наш взгляд, пока не получили адекватного теоретического описания. Подчёркиваются большие отличия сверхтекучего гелия от сверхтекучих бозе-конденсатов ансамблей ультрахолодных атомов. Делается предположение о возможной большой роли высокой нулевой энергии атомов гелия при сверхнизких температурах как для понимания особенностей спектров возбуждений, так и для самого явления сверхтекучести.
Совместное заседание Научной сессии Отделения физических наук Российской академиии наук (РАН) и Учёного совета Института физических проблем им. П.Л. Капицы (ИФП) РАН, посвящённое 90-летию ИФП РАН (ИФП РАН, 18 декабря 2024 г.) 21 Jan 12:00 PM (9 months ago)
Пассивные и активные лазерные методы исследования кинетики неравновесных процессов в ударных трубах 12 Jan 12:00 PM (9 months ago)
А.В. Еремин
Ударная труба — один из наиболее универсальных и прецизионных инструментов для изучения кинетики высокотемпературных реакций в газообразных и гетерогенных средах. Возможности детального анализа неравновесных процессов, происходящих за ударными волнами, полностью определяются разнообразием современных методов диагностики. Среди таких методов особое место занимают различные лазерные методы. По мере развития лазерных технологий их возможности существенно расширяются и, соответственно, разрабатываются новые методы их применения. В данном обзоре представлены особенности использования различных пассивных и активных лазерных методов для исследования кинетики неравновесных процессов за ударными волнами. Приведены примеры применения различных лазерных методов, иллюстрирующие широкие возможности и богатые перспективы изучения сложных неравновесных процессов, открывающихся при сочетании ударной трубы с современной лазерной техникой.
Структурная динамика тонкоплёночных материалов: достижения, проблемы, перспективы 23 Dec 2024 12:00 PM (9 months ago)
С.А. Асеев, Б.Н. Миронов, Д.Г. Пойдашев, Е.А. Рябов, Дж. Ли, А.А. Ищенко
Использование коротких фотоэлектронных импульсов открыло возможность изучения структурной динамики с высоким пространственно-временным разрешением. В рамках такой методологии импульсный электронный пучок, формируемый за счёт фотоэффекта, обеспечивает зондирование светоиндуцированных быстропротекающих процессов в веществе в разные моменты времени. Интеграция пико-фемтосекундной лазерной техники и электронной оптики в едином экспериментальном комплексе оказалась исключительно эффективной для наблюдения за поведением атомно-молекулярных структур на их естественных масштабах в пространственно-временном континууме. В режиме визуализации данная концепция привела к созданию 4D электронной микроскопии, а в режиме электронной дифракции появилась уникальная возможность снимать атомно-молекулярные видеоролики. Высокая чувствительность метода в сочетании со сравнительно низким радиационным повреждением образца (в отличие от рентгеновского лазера на свободных электронах) позволила проводить исследования тонкоплёночных перспективных материалов на компактных установках в стандартных лабораториях. В обзоре рассмотрено развитие этого научного направления от исследования наносекундной структурной динамики до фемтосекундной квантовой томографии на основе сверхбыстрой электронной дифракции.
Суперконденсаторы на основе графена 24 Nov 2024 12:00 PM (10 months ago)
А.В. Елецкий, К.Л. Дао
Рассмотрены проблемы разработки суперконденсаторов, связанные с повышением рабочих характеристик этих устройств, таких как удельный объём запасаемой энергии, удельная выделяемая мощность, время зарядки/разрядки, способность выдерживать максимальное количество циклов зарядки/разрядки без снижения уровня запасаемой энергии и др. Один из подходов к решению указанных проблем связан с использованием графена и материалов на его основе в качестве электродов для суперконденсаторов. Рассматриваются работы, направленные на исследование материалов на основе графена с целью их использования в суперконденсаторах. Особое внимание уделяется гибридным системам, в которых материалы на основе графена используются в сочетании с оксидами металлов. Такие системы, называемые псевдосуперконденсаторами, обладают более высокими рабочими характеристиками по сравнению с обычными суперконденсаторами благодаря возможности протекания электрохимических процессов на границе между электродом и электролитом.
Cкейлинг аномального эффекта Холла как метод определения порога перколяции и перехода металл—изолятор в магнитных нанокомпозитах с межгранульным взаимодействием 22 Nov 2024 12:00 PM (11 months ago)
С.Н. Николаев, А.Б. Дровосеков, М.Ю. Дмитриева, К.Ю. Черноглазов, А.В. Ситников, А.Н. Талденков, А.Л. Васильев, Е.А. Ганьшина, И.М. Припеченков, М.А. Симдянова, А.Б. Грановский, В.В. Рыльков
На примере нанокомпозитных (НК) плёнок (CoFeB)x(LiNbO3)100−x, в которых при относительно высоких температурах T ≿ 10 К наблюдается "слабо изолирующий" режим в температурной зависимости проводимости логарифмического типа σ ∝ lnT, характерный для сильной туннельной связи между гранулами, подробно изучен скейлинг в поведении сопротивления аномального эффекта Холла ρAHE от продольного сопротивления ρ. Исследования выполнены в полях до 14 Тл при температурах T = 0,4—200 К в диапазоне содержания металлической фазы x ≈ 35—60 ат.%, охватывающем перколяционный переход. Обнаружено, что степень n в скейлинговой зависимости &rho ;AHE ∝[ρ(T)]n ведёт себя немонотонно: в диапазонах x ≈ 35—44 ат.% и x ≈ 50—60 ат.% наблюдается явный рост показателя, а в интервале x ≈ 44—50 ат.% величина n практически не изменяется. Мы полагаем, что области изломов в зависимости n(x) указывают на изменение механизма проводимости НК и определяют порог перколяции (при xp ≈ 50 ат.%) и переход металл—диэлектрик (xc ≈ 43—44 ат.%), которые в данных системах не совпадают. Результаты анализа поведенияσ(T) при субгелиевых температурах T = 0,4—3 К подтверждают такой вывод. Исследования магнитных свойств НК при изменении x методами ферромагнитного резонанса и магнитооптической спектроскопии также указывают на наличие особенностей в окрестности концентраций x ≈ 44 и 50 ат.%.
Лазерное разделение изотопов бора: результаты исследований и варианты технологической реализации 17 Nov 2024 12:00 PM (11 months ago)
Г.Н. Макаров
Широкое использование изотопов бора (10B и 11B) на практике в ряде важных отраслей промышленности и в медицине делает актуальной и важной проблему их получения и обусловливает большой интерес к разработке эффективных методов их разделения (обогащения). В последнее время активизировались исследования, направленные на разработку методов лазерного разделения изотопов (ЛРИ) бора. Представлен обзор результатов исследований по ЛРИ бора. Кратко рассматриваются основные положения лазерного разделения изотопов и необходимые условия для реализации лазерных методов. Приведены и обсуждаются спектры инфракрасного (ИК) поглощения борсодержащих молекул, с которыми проводились эксперименты по ЛРИ бора. Указанные спектры составляют основу методов лазерного разделения изотопов бора. Рассматриваются высокоэнергетические и низкоэнергетические методы молекулярного лазерного разделения изотопов бора, а также физико-химические процессы, лежащие в их основе. Представлены и анализируются результаты ранних исследований изотопно-селективной лазерной ИК-диссоциации молекул трихлорида бора (BCl3) с использованием разных схем возбуждения и 2-хлорэтенилдихлорборана (HClC=CHBCl2), имеющих наибольший интерес для лазерного разделения изотопов бора, а также результаты новых исследований. Приведены/sup>BCl3 в естественной смеси с молекулами 10BCl3 при их облучении с сенсибилизатором — молекулами SF6, которые являются одновременно и акцепторами радикалов — атомов Cl, образующихся при диссоциации молекул BCl3. Показано, что использование сенсибилизатора приводит к существенному увеличению эффективности диссоциации молекул 11BCl3. Проведена систематизация результатов по ЛРИ бора. На основе анализа результатов исследований предложены оптимальные схемы для технологической реализации ЛРИ бора на практике. Дан краткий исторический экскурс в исследования по лазерному разделению изотопов бора.
О вариационных пробных функциях в обобщённом методе Томаса—Ферми 14 Nov 2024 12:00 PM (11 months ago)
А.Ю. Потехин, А.И. Чугунов, Н.Н. Щечилин, Н. Шамель
Параметризованные распределения плотности нуклонов широко используются в расчётах свойств атомных ядер и плотной неоднородной ядерной материи в компактных звёздах на основе метода Томаса—Ферми и его обобщений. Показано, что использование недостаточно гладких параметризаций может ограничить точность этого метода. Условия гладкости обсуждаются и поясняются на примере так называемой ядерной пасты в мантии нейтронной звезды.
Сверхизлучающий квантовый фазовый переход в полупроводнике при комнатной температуре: миф или реальность? 8 Oct 2024 1:00 PM (last year)
П.П. Васильев
Рассматриваются условия и механизм возникновения нестационарного сверхизлучающего квантового фазового перехода в объёмном полупроводнике при комнатной температуре в режиме сильной связи. Проведён анализ экспериментальных данных и произведено сравнение характерных свойств этого фазового перехода с изученными ранее квантовыми фазовыми переходами в системах ультрахолодных газов в ловушках, в ансамблях квантовых точек, сверхпроводящих кубитах и некоторых других. Продемонстрировано, что все основные свойства обнаруженного ранее коллективного состояния, образованного в процессе индуцированной конденсации электронно-дырочных пар при комнатной температуре, соответствуют картине сверхизлучающего фазового перехода, наблюдавшегося в других средах.
Нейтронный магнитный формфактор в исследованиях f-электронной нестабильности 8 Sep 2024 1:00 PM (last year)
П.А. Алексеев, В.Н. Лазуков, П.С. Савченков
Представлены основные результаты измерений нейтронных магнитных формфакторов для редкоземельных систем с сильными электронными корреляциями. Показано, что в ряде случаев за счёт использования методов нейтронной спектроскопии удаётся получить уникальную, с точки зрения развития адекватных физических представлений, информацию о состоянии валентной нестабильности в f-электронной системе. Детально обсуждаются исследования магнитного формфактора для промежуточно-валентных систем на основе Sm (SmB6, SmS) и Eu (типа EuCu2Si2) и значение этих работ для развития реалистичных представлений о природе промежуточно-валентного состояния.
Изинговская сверхпроводимость 22 Jun 2024 1:00 PM (last year)
С.Г. Овчинников
Рассмотрены экспериментальные и теоретические результаты по изинговской сверхпроводимости. Данное направление в физике сверхпроводимости началось с обнаружения необычной сверхпроводимости в слоистых дихалькогенидах переходных металлов типа MoS2 с необычно большими значениями верхнего критического поля Bc2, в шесть раз превышающего парамагнитный предел. Оказалось, что это обусловлено особенностями кристаллической решётки двумерных монослоёв, индуцирующих спин-орбитальные взаимодействия Изинга и Рашбы. Особенности кристаллической структуры приводят к сосуществованию синглетного и триплетного спаривания, а также к топологическим фазам. Обсуждаются варианты поиска майорановских состояний на концах одномерных проводов на поверхности изинговского сверхпроводника.
Оптическая квантовая память на атомных ансамблях: физические принципы, эксперименты и возможности применения в квантовом повторителе 13 Jun 2024 1:00 PM (last year)
С.А. Моисеев, М.М. Миннегалиев, К.И. Герасимов, Е.С. Моисеев, А.Д. Деев, Ю.Ю. Балега
Изложены физические принципы оптической квантовой памяти на атомных ансамблях с ориентацией на протоколы, которые были успешно экспериментально реализованы. Среди рассматриваемых протоколов наибольшее внимание уделяется закономерностям квантовой памяти на медленном свете и фотонном эхе и на их реализации в кристаллах, активированных редкоземельными ионами, обладающих большим временем жизни квантовой когерентности на оптических и спиновых переходах. Анализируются подходы и проблемы в достижении высокой эффективности и других практически значимых параметров квантовой памяти в реальных условиях проведения эксперимента. Обсуждаются пути дальнейшего совершенствования оптической квантовой памяти и возможности её применения в создании оптического квантового повторителя.