Открытый доступ
Доступ предоставлен
Только для подписчиков
Том 117, № 9-10 (5) (2023)
Статьи
Формирование пучка частиц высокой энергии с помощью фокусирующих кристаллических устройств
Аннотация
В тэвной области энергий управлять траекториями частиц с помощью электромагнитов для получения выведенных пучков на ускорителях становится сложно и очень затратно. Для этих целей больше подходят высокоградиентные устройства на основе изогнутых кристаллов. Эти кристаллы могут работать как сверхсильные линзы с фокусным расстоянием менее 1 м, с эквивалентным магнитным полем 1000 Тл. В данной работе реализована схема формирования расходящегося пучка с энергией 50 ГэВ двумя последовательно расположенными фокусирующими кристаллами для создания аксиально-симметричного пучка с малой расходимостью 30 мкрад как в горизонтальной, так и вертикальной плоскостях. Одно из перспективных применений такой схемы - создание пучков нейтрино высоких энергий.
639-643
Изучение уравнения состояния вращающейся глюонной плазмы с помощью решеточного моделирования
Аннотация
В этой работе проведено изучение влияния вращения с постоянной угловой скоростью на уравнение состояния глюодинамики методами решеточного моделирования. Для этого мы переходим в систему отсчета, которая вращается вместе с исследуемой системой, где вращение сводится к появлению внешнего гравитационного поля. При достаточно медленном вращении свободная энергия исследуемой системы может быть разложена в ряд по угловой скорости. Методами решеточного моделирования мы вычисляем связанный с моментом инерции квадратичный коэффициент этого разложения, определяем его зависимость от температуры и размеров исследуемой системы. Наши результаты указывают, что момент инерции глюодинамики отрицателен вплоть до температуры T ∗ ~ 1.5Tc , а при температурах T > T ∗ моментинерции становится положительным, где T c - критическая температура фазового перехода конфайнмент/деконфайнмент. Мы считаем, что отрицательный момент инерции означает термодинамическую нестабильность глюонной плазмы по отношению к вращению с постоянной угловой скоростью.
644-650
Загадка мюонов в шал сверхвысоких энергий по данным Якутской установки и эксперимента Ожэ
Аннотация
Рассмотрено пространственное распределение частиц широких атмосферных ливней от космических лучей в области энергий выше 1017 эВ, зарегистрированных на Якутской комплексной установке. Экспериментально измеренные плотности частиц сопоставляются с предсказаниями, полученными в рамкахтрех моделей адронных взаимодействий при сверхвысоких энергиях. Оценка массового состава, полученная из показаний наземных и подземных детекторов установки, согласуется с оценками, сделанными на основе измерений пространственного распределения черенковского излучения атмосферных ливней. Приводится сравнение с результатами прямых измерений мюонной компоненты, выполненных на установке Ожэ. Показано, что плотности потока мюонов, измеренные на Якутской установке, согласуются с флуоресцентными измерениями и не согласуются с мюонными результатами, полученными на установке Ожэ.
651-657
О возможности преобразования с увеличением энергии линейно поляризованных аттосекундных импульсов высоких гармоник в циркулярно поляризованные в оптически модулированной неоноподобной активной среде плазменного рентгеновского лазера
Аннотация
Предложен метод преобразования линейно поляризованного излучения одиночной гармоники или совокупности гармоник оптического поля высокого порядка, образующих последовательность субфемто-/аттосекундных импульсов, в эллиптически и, в частности, циркулярно поляризованное излучение в оптически модулированной неоноподобной активной среде плазменного рентгеновского лазера. Показано, что данный метод позволяет обеспечить высокую энергетическую эффективность преобразования излучения благодаря усилению поля гармоник, а также является устойчивым к изменению числа высоких гармоник, образующих усиливаемые импульсы. Возможность экспериментальной реализации метода рассмотрена на примере активной плазмы неоноподобных ионов Ti12+ с невозмущенной длиной волны инвертированного перехода 32.6 нм.
658-669
Оптомеханические эффекты нагрева и охлаждения при гигантском комбинационном рассеянии света в среде с близкой к нулю диэлектрической проницаемостью
Аннотация
Среды, у которых диэлектрическая проницаемость ε(ω) может достигать околонулевых значений (ENZ), позволяют создать условия для усиления взаимодействия света с веществом. В настоящей работе предлагается использовать данные среды для усиления оптомеханической связи колебательных возбуждений среды с оптическим ближнем полем наноантенны. Показано, что ENZ среда существенно увеличивает оптически индуцированную скорость релаксации колебания, что может быть использвано для охлаждения (при частоте падающего света меньше частоты ENZ) или нагрева (при частоте падающего света больше частоты ENZ). Благодаря близости показателя преломления к нулю, колебания поляризации среды происходят когерентно, что еще больше усиливает оптомеханические эффекты. Получены аналитические выражения для оптического сдвига резонанса и индуцированной скорости релаксации.
670-675
Устойчивость твердых атомарных фаз азота при нормальном давлении
Аннотация
В рамках теории функционала плотности для энергонасыщенных твердых атомарных фаз азота, которые предсказываются теорией динамически устойчивыми при нормальном давлении, впервые исследованы вопросы устойчивости к формированию вакансий в объеме структуры и возможность реализации стабильной поверхности. Показано, что фазы с симметриями кристаллической решетки P 62c и Pccn являются неустойчивыми к формированию вакансий при нормальном давлении. Фазы R3 и P 21 устойчивык формированию вакансий, однако поверхность таких структур вносит неустойчивость, вызывающую их переход из твердого атомарного метастабильного состояния в молекулярное. Гош фаза азота с симметрией кристаллической решетки I 213 является устойчивой к рассмотренным структурным возмущениями является наиболее перспективной для экспериментального синтеза при нормальном давлении.
676-683
Динамическая восприимчивость скирмионного кристалла
Аннотация
В подходе стереографической проекции разработан теоретический формализм расчета тензора динамической магнитной восприимчивости скирмионного кристалла (СкК), возникающего в тонких ферромагнитных пленках с взаимодействием Дзялошинского-Мории во внешнем магнитном поле. Там, где это возможно используется аналитический подход, для построения статической конфигурации СкК используется модельный анзац, после чего рассматриваются малые флуктуации вокруг вокруг него. Полученные выражения численно анализируются для случая однородной восприимчивости, наиболее важного для экспериментов по магнитному резонансу (МР). Предсказано, что помимо трех обсуждаемых ранее в литературе, а также наблюдаемых экспериментально, резонансов, должны наблюдаться дополнительные резонансы меньшей интенсивности на больших частотах.
684-688
Исследование спин-орбитального взаимодействия в гетеропереходах Zno/MgxZ>n1−xO посредством спектроскопии спинового резонанса
Аннотация
Было проведено подробное исследование спин-орбитального взаимодействия в серии содержащих двумерную электронную систему гетеропереходов ZnO/MgxZn1-xO со структурой вюрцита. Константы спин-орбитального взаимодействия определялись из анализа обусловленной спин-орбитальным взаимодействием модификации одночастичного g-фактора в режиме квантового эффекта Холла. Величина g-фактора при этом с высокой точностью измерялась посредством методики электронного спинового резонанса в широких диапазонах магнитных полей и частот электромагнитного излучения. Константы спин-орбитального взаимодействия были определены для серии образцов с различной концентрацией Mg, что позволило получить зависимость константы спин-орбитального взаимодействия от двумернойплотности электронов n. Измеренная величина константы лежала в диапазоне 0.5 - 0.8 meV×˚A и до-= 0.5 мэВ ˚ ˚× A и γ = 0.12 эВ ×статочно слабо зависела от n. Аппроксимация экспериментальных данных позволила определить коэффициенты α 03A , задающие линейный и кубический по волновому вектору вклады в спин-орбитальное взаимодействие, соответственно. Эти значения были соотнесены с результатами, полученными другими научными группами.
689-694
Insight to the Structural, Electronic, Optical, and Thermoelectric Properties of NaCaSb and KCaSb Half Heusler Compounds: A DFT Approach
Аннотация
Full-potential, linearized augmented plane wave approach (FP LAPW), as employed in Wien2K code was utilized to analyze structural, elastic, optoelectronic, and transport features of NaCaSb and KCaSb half–Heusler (HH) compounds. Generalized gradient approximation (GGA) was considered for structural optimization. The predicted lattice constants are in line with the prior theoretical and experimental findings. The examined NaCaSb and KCaSb compounds are inherently ductile and mechanically stable. The investigated HHs are semiconductors with a band gap 1.27 and 1.23 eV for NaCaSb and KCaSb, respectively, in the modified Becke–Johnson (mBJ) approximation. Calculated optical characteristics of NaCaSb and KCaSb point to their potential applicability in optoelectronic devices. Thermoelectric features were analyzed employing the Boltzmann transport provided in the BoltzTraP software. At room temperature, the significant figure of merit (ZT) values indicates that the investigated NaCaSb and KCaSb can be used for fabricating thermoelectric devices with the highest possible efficiency.
695-696
Обнаружение спектров эпр оптически индуцированных носителей со свойствами эффективной массы в дихалькогениде переходного металла WS2
Аннотация
Спиновые свойства дихалькогенидов переходных металлов представляют интерес для применений в спинтронике. Нами были обнаружены анизотропные спектры ЭПР в монокристалле WS2, индуцированные оптическим возбуждением. Сделано предположение, что эти спектры принадлежат локализованным носителям вблизи валентной зоны и отражают особенности 5 d оболочки кристалла. Показано, что g-фактор для перпендикулярной ориентации магнитного поля относительно аксиальной оси симметрии кристалла (магнитное поле ориентировано в плоскости слоя) больше, чем для параллельной ориентации магнитного поля (перпендикулярно плоскости слоя), что может дать информацию о типе 5d функции. Наиболее вероятно, что мы имеем 5d(z2 - r2) волновую функцию, которую можно будетсвязать с валентной зоной кристалла.
697-703
Экситонное упорядочение в сильно коррелированных системах со спиновым кроссовером
Аннотация
В рамках эффективного гамильтониана, полученного из двухзонной модели Хаббарда-Канамори, рассматриваются особенности формирования магнитной структуры и фазы экситонного бозе-конденсата локальных магнитных экситонов в сильно коррелированных системах вблизи спинового кроссовера. Обнаружено сосуществование антиферромагнетизма и экситонного конденсата и возникновение дальнего антиферромагнитного порядка вследствие экситонного упорядочения даже в отсутствие межатомного обменного взаимодействия. Рассматривается роль электрон-фононного взаимодействия.
704-711
Оператор Рунге-Ленца в импульсном пространстве
Аннотация
Рассмотрена квантовая фундаментальная задача Кулона в импульсном пространстве. Вместо интегрального уравнения Фока найдено дифференциальное уравнение, связанное с группой SO(4). В координатном пространстве это сумма квадратов операторов углового момента и нормированного вектора Рунге-Ленца. В импульсном пространстве такой подход не известен и оператор Рунге-Ленца не используется. Найденная форма оператора Рунге-Ленца проще, чем в координатном пространстве, что позволяет эффективно рассматривать задачу Кулона в импульсном пространстве. Найдена связь с оператором инфинитезимального вращения трехмерной сферы Фока.
712-716
719-722
Потенциал взаимодействия протонов и атомов водорода с металлами
Аннотация
Предложены приближенные формулы потенциалов для протонов и атомов водорода в металле и показано, что учет эффектов экранирования заряда налетающей частицы позволяет объяснить различие потенциалов межатомного взаимодействия, полученных в рамках теории функционала плотности для газовой фазы и потенциалов, полученных авторами при обработке экспериментальных данных о рассеянии атомных частиц от поверхности твердого тела. Установлено влияние экранирки в потенциале на угловые распределения атомных частиц после прохождения тонких пленок вещества и на ядерные тормозные способности.
723-726
Дифракционно-ограниченная фокусировка звуковых волн мезоразмерной плоской Янус-линзой
Аннотация
Представлены результаты численного моделирования и экспериментального подтверждения анизотропной фокусировки мезоразмерной (параметр размера Ми около 18) звуковой кубической линзы на основе V-образных пластинчатых структур. Впервые показано, что такая линза с размером грани около 3 длин волн обеспечивает фокусировку звуковой волны в воздухе в дифракционно-ограниченную область. При инверсионной геометрии структуры линза полностью отражает падающую звуковую волну.
727-733
Увеличение эффективности изотопно-селективной лазерной ИК многофотонной диссоциации молекул 11BCl3 в смеси с сенсибилизатором и акцептором радикалов SF6
Аннотация
Обнаружено сильное увеличение эффективности изотопно-селективной лазерной ИК многофотонной диссоциации (МФД) молекул 11BCl3 в естественной смеси с 10BCl3 излучением импульсного СО2-лазера в случае их облучения с сенсибилизатором - молекулами SF6, которые являются одновременно и акцепторами радикалов - атомов Cl, образующихся при диссоциации молекул BCl3 . Наблюдалось существенное (в несколько раз) увеличение выхода и селективности диссоциации молекул 11BCl3 , а также значительное уменьшение пороговой плотности энергии диссоциации молекул в случае их облучения с SF6 по сравнению со случаем облучения без SF6. Это открывает возможность реализации одночастотнойизотопно-селективной диссоциации молекул 11BCl3 несфокусированным лазерным излучением при умеренной (≈ 3-5 Дж/см2) плотности энергии возбуждения, что важно и актуально в плане практической реализации лазерного метода для разделения изотопов бора.
734-739
Квазикристаллические структуры с узкополосной спектрально-угловой селективностью
Аннотация
Методы дизайна в обратном пространстве позволяют получать структуры с желаемыми свойствами. Мы представляем результаты по разработке квазикристаллических фотонных структур, которые обеспечивают селективное рассеяние электромагнитной волны, падающей на образец. Максимумы Фурье-образа искомого распределения диэлектрической проницаемости в обратном пространстве были расположены вдоль двух дуг на сфере Эвальда, соответствующей рассеянию волны с требуемыми параметрами: длина волны и угол падения. Переход к прямому пространству позволил найти распределение материала. После бинаризации показателя преломления формировалась структура с малым диэлектрическим контрастом. Теоретическое исследование свойств полученной структуры подтвердило спектрально-угловую селективность рассеяния. Результаты численных расчетов показывают возможность получения эффективного рассеяния и поглощения электромагнитной энергии до 94 % в узкой полосе частот и для узкого диапазона углов падения при диэлектрическом контрасте двух материалов 1.07.
740-745
Характеристики “пылевых” потоков с поверхности лайнеров из меди и свинца при выходе на нее одной или последовательно двух ударных волн
Аннотация
Приведены результаты впервые проведенных сравнительных экспериментальных исследований процесса ударно-индуцированного выброса частиц (“пыления”) со свободной шероховатой (Rz20) поверхности лайнеров из меди и свинца при выходе на нее одной или последовательно двух ударных волн, разделенных по времени на 0.2 мкс. Такая ситуация возникает, как правило, в кумулирующих системах для сжатия плазмы цилиндрическими или сферическими лайнерами при их ударно-волновом или квазиизэнтропическом ускорении продуктами взрыва. С использованием методик импульсной рентгенографии, лазерно-оптической съемки, пьезоэлектрических датчиков давления и гетеродин-интерферометра исследована качественная картина и определены количественные характеристики процесса выброса частиц со свободной поверхности (СП): скорости СП и фронта потока (ФП) частиц, распределения плотности (массы) потока частиц в направлении его движения, необходимые для уточнения имеющихся особенностей и создания более обоснованных моделей описания эффекта.
746-753
Образование капель параметра порядка и сверхпроводимость в неоднородных Ферми-Бозе смесях (Миниобзор)
Аннотация
В обзоре рассмотрен ряд систем, описываемых неоднородной (пространственно-разделенной) Ферми-Бозе смесью, со сверхпроводящими кластерами или каплями параметра порядка в матрице распаренных нормальных состояний. Пространственно-разделенная Ферми-Бозе смесь реализуется в сверхпроводящих оксидах висмута BaKBiO3 . Капли параметра порядка могут возникать в тонких пленках грязного металла, описываемых 2D моделью Хаббарда малой электронной плотности с сильным притяжением и сильным диагональным беспорядком. Бозе-конденсатные капли формируются в разбалансированных по плотностям компонент Ферми-Бозе смесях и дипольных газах. Бозе-конденсатные кластеры возникают также в центре или на периферии магнитной ловушки в спин-поляризованных Ферми-газах. Экситонные и плазмонные коллапсирующие капли могут формироваться при притягательном знаке экситон-экситонного или плазмон-плазмонного взаимодействия. Плазмонный вклад в экранировку заряда в MgB2 приводит к возникновению неоднородных, модулированных в пространстве структур. В металлическом водороде и гидридах металла капли могут формироваться в экспериментах с ударными волнами вблизи границы фазового перехода первого рода между металлической и молекулярной фазами. В пространственно-разделенной Ферми-Бозе смеси в интерференционном кольце Ааронова-Бома со сверхпроводящим мостиком в топологически нетривиальном состоянии возможно появление и коллапс дополнительных резонансов Фано, обусловленных присутствием в системе краевых майорановских мод.
754-764
Связь между магнитными и электрическими свойствами в серии наночастиц CoxZn1−xFe2O4
Аннотация
765-769
Влияние магнитной доменной структуры на поляризационные эффекты в мессбауэровских спектрах монокристаллов бората железа FeBO3
Аннотация
Исследованы мессбауэровские спектры монокристаллов бората железа FeBO3 при температурах выше и ниже точки магнитного перехода при различной ориентации кристаллов относительно направления распространения γ-квантов. Для описания мессбауэровских спектров разработана теоретическая модель, которая учитывает различные ориентации магнитных моментов в плоскости кристалла. Установлено, что наличие в борате железа магнитной доменной структуры существенно влияет на форму мессбауэровских спектров и интенсивности резонансных переходов. Предложенная модель может быть полезна для определения конфигурации магнитной доменной структуры материалов по данным мессбауэровский спектроскопии.
770-776
Наклон и анизотропия дираковского спектра, вызванные перекрытием блоховских функций
Аннотация
Показано, что в системах с дираковскими точками, возникающими при пересечении зон, принадлежащих эквивалентным представлениям группы симметрии возможно перекрытие этих зон. Такое перекрытие приводит к наклону и дополнительной анизотропии дираковского спектра, а также перенормировке скорости. В то же время, учет перекрытия не нарушает общих условий существования устойчивой точки пересечения зон. Эффективный дираковский гамильтониан при наличии перекрытия зон является псевдоэрмитовым и соответствует эффективному действию безмассового спинорного поля в искривленном пространстве-времени.
777-782
Теория функционала плотности, молекулярная динамика и AlteQ для исследования баймантуолуоамида A и баймантуолуоамида B и выявления потенциальных ингибиторов белков Mpro - новой мишени для лечения SARS COVID-19)
Аннотация
COVID-19 привел к эпидемическим условиям во всем мире. Несмотря на усилия ученых всего мира по разработке эффективных лекарств против этого вируса, в настоящее время не существует признанного лекарства от COVID-19. Успешные методы лечения различных заболеваний основаны на использовании натуральных компонентов, содержащихся в лекарственных растениях, что также имеет решающее значение для разработки новых лекарств. Это исследование направлено на то, чтобы понять роль молекул баймантуолуоамида А (baia) и баймантуолуоамида В (baib) в лечении COVID-19. Первоначально теория функционала плотности (DFT) с базисным набором Becke3-Lee-Yang-Parr (B3LYP) 6-311 + G(d, p)использовалась для изучения их электронных потенциалов. Ряд характеристик, в том числе разность между энергиями низшей свободной (НСМО) и высшей занятой (ВЗМО) молекулярными орбиталями, жесткость и мягкость, электроотрицательность и электрофильность также были рассчитаны для обсуждения реакционной способности молекул. С использованием метода NBO (Natural Bond Orbital) исследована биологически активная природа и стабильность указанных соединений. Кроме того, оба соединения являются потенциальными ингибиторами основной протеазы (Mpro). Проведено моделирование молекулярной динамикой и методом AlteQ.
783-793
Emergent Long-Lived Zitterbewegung in Su–Schrieffer–Heeger Lattice with Third-Nearest-Neighbor Hopping
Аннотация
We investigate the wavepacket dynamics of quasiparticles in a Su–Schrieffer–Heeger lattice with third-nearest-neighbor hopping. The results reveal that the life-span of Zitterbewegung can be prolonged. To better understand the mechanism, we discuss the band structure and the long-time average of inverse participation rate. The results show that the band structure can be effectively manipulated as a quasi-flat band by introducing the third-nearest-neighbor hopping. This, as a unique advantage over the standard Su–Schrieffer–Heeger model, will bring about restrained diffusion of the wavepacket as well as dramatically stretched life-span of Zitterbewegung, thus will promise wide applications in condensed matter physics.
794-795