Журнал Вестник НГУ. Cерия Физика. 2007. Том 2, выпуск 1

Физика жидкости, нейтральных и ионизованных газов

Базовкин В. М., Ковчавцев А. П., Курышев Г. Л., Маслов А. А., Миронов С. Г., Хотяновский Д. В., Царенко А. В., Цырюльников И. С. Численное и экспериментальное исследование обтекания двумерного угла сжатия гиперзвуковым потоком

В работе представлены методика и результаты измерений тепловых потоков на поверхность модели цилиндрического угла сжатия, обтекаемого гиперзвуковым потоком азота М = 21, выполненные тепловизионным методом и калориметрическими датчиками. Результаты сопоставлены с данными прямого численного моделирования течения на основе полных нестационарных уравнений Навье-Стокса.

3

Занин Б. Ю., Зверков И. Д., Козлов В. В., Павленко А. М. О новых методах управления дозвуковыми отрывными течениями

Представлены результаты экспериментальных исследований способов управления обтеканием моделей крыльев на больших углах атаки, когда возникает отрыв потока вблизи передней кромки (срыв потока). Использованы новые методы воздействия на срыв для создания безотрывного обтекания. Методы основаны на полученных в предыдущих исследованиях данных о существовании трехмерной вихревой структуры течения внутри области отрыва. Обнаружено, что точечное воздействие на эти вихри позволяет полностью изменить характер обтекания и устранить отрыв. Полученные результаты показывают, что существует тесная взаимосвязь между вихрями и областью отрыва в целом. Если помешать формированию вихревых структур, то зона отрыва претерпевает существенные изменения, вплоть до ее полного исчезновения.

10

Коротаева Т. А., Фомин В. М., Яковле В. И. Режимы лазерного энергоподвода в газовый поток

Представлены краткий обзор и анализ результатов исследований взаимодействия лазерного излучения с потоками газа в широком диапазоне чисел Маха. Анализируется взаимосвязь газодинамических процессов и механизмов поглощения энергии излучения, определяющих тепловое самовоздействие лазерного луча, «световое горение», образование лазерной искры и высокоскоростных режимов распространения оптических разрядов, в частности лазерной волны детонации. Для доказательства основных выводов используются результаты различных экспериментов, подробное описание которых представлено в ранее опубликованном обзоре (препринт № 2-2004, ИТПМ). Впервые на основе развитого аналитического подхода представлены количественные результаты сравнения волновой структуры и параметров течения для двух предельных квазистационарных режимов (лазерной искры и светодетонационной волны) поглощения пульсирующего лазерного излучения. На основе опыта использования излучения СО2-лазера анализируются возможности применения источников излучения терагерцового диапазона в аэрофизическом эксперименте.

19

Мадирбаев В. Ж., Зарвин А. Е. Ионно-кластерное возбуждение уровней атомарного аргона в смесях с молекулярными газами

Экспериментально изучены процессы возбуждения излучения атомарного аргона в конденсирующихся сверхзвуковых потоках его смесей с метаном и моносиланом, активируемых электронным пучком. Выполнено сравнение результатов электронно-пучковой спектроскопии с данными масс-спектрометрических измерений. В узком диапазоне параметров, соответствующих начальному этапу конденсации, зафиксировано аномальное возрастание интенсивности излучения отдельных линий атомарного аргона, затухающее на стадии формирования больших кластеров. Обсуждаются возможные механизмы возбуждения аргона. Установлено, что при электронно-пучковой активации конденсирующихся потоков смесей аргона с малыми добавками молекулярных газов запускается высокоэффективный ионно-кластерный механизм селективного возбуждения отдельных уровней атома аргона. Определены основные каналы передачи возбуждения. Предложена полуэмпирическая модель процесса возбуждения. Для смесей Ar + SiH4 и Ar + CH4 выполнено сравнение расчетных и экспериментальных данных, обнаружено хорошее совпадение результатов.

36

Химическая, биологическая и медицинская физика

Киприянов А. А., Киприянов Ал-др А., Докторов А. Б. Концепция точечных встреч реагентов в жидких растворах при наличии силового и химического взаимодействий

В многочастичном выводе немарковских бинарных кинетических уравнений для реакций в жидких растворах важную роль играет описание встречи реагентов, когда при наблюдении за ней используются крупные пространственно-временные масштабы (концепция точечных встреч). В данной работе развита концепция точечных встреч для реакционных пар, в которых реагенты движутся посредством стохастических прыжков и взаимодействуют силовым и реакционным образом. Установлено, что из-за разных аналитических свойств операторов на пространственно-временных макромасштабах силовое и реакционное взаимодействия проявляют себя асимметричным образом, хотя на микроуровне их учет проводился равноправно (симметрично). Причем реакционное взаимодействие в химических системах индуцирует более сильные корреляции, чем силовое. Полученное точечное приближение для полного Т-оператора реакционной пары открывает дорогу для развития многочастичного вывода кинетических уравнений, последовательно учитывающего силовое взаимодействие реагентов (с уровня формулировки многочастичной модели реагирующей системы).

44

Тапилин В. М. Зонная структура манганитов лантана

В приближении LSDA + U теории функционала плотности рассчитана электронная структура орторомбического кристалла LaMnO₃ стехиометрического состава и кристаллов La_0,75MnO₃ с вакансией La в элементарной ячейке. Из расчетов следует, что LaMnO₃ – изолятор с запрещенной зоной 0,5 эВ и антиферромагнитным упорядочиванием магнитных моментов. Магнитный момент на ионах марганца равен 3,78 μ_B. Оптимизация геометрии элементарной ячейки после удаления La приводит к двум устойчивым структурам La_0,75MnO₃. Только в одной из них, низшей по энергии, появляются состояния Mn, которые можно отнести к ионам Mn⁴⁺. В обеих структурах с удаленным La ионы кислорода уменьшают свой эффективный заряд, и можно говорить о появлении, наряду с ионами O^2–, ионов O^1–. Как ионы O, так и ионы La и Mn в этих структурах становятся неэквивалентными.

56

Квантовая оптика, квантовая электроника

Гончаренко А. М., Бугров С. В., Жмудь В. А. Мониторинг фазовых приращений прерывистого сигнала

Описан принцип действия и основные технические решения, использованные при создании программно-аппаратного фазометра, используемого для мониторинга фазовых приращений в дифференциальном сигнале, получаемом в лазерном интерферометре перемещений.

61

Физика высоких энергий, ускорителей и высокотемпературной плазмы

Бублей А. В., Иванов А. В., Панасюк В. М., Пархомчук В. В., Рева В. Б., Сухина Б. Н., Тиунов М. А. Электронная пушка с управляемым профилем пучка для оптимизации электронного охлаждения ионов

Предложена и реализована конструкция замагниченной четырехэлектродной электронной пушки с пучком, профиль которого регулируется от параболического до полого. Управление профилем осуществляется при помощи изменения потенциала управляющего электрода. Максимальный ток пучка равен 3А, номинальный – 1А. Максимальный потенциал катода относительно земли составляет –40кВ. Пушка погружена в продольное магнитное поле, регулируемое от 0,5 до 2,0кГс.

В статье приведены рассчитанные и измеренные вольтамперные характеристики пушки, профили пучка при различных потенциалах управляющего электрода. Приведены данные о первых успешных экспериментах по охлаждению ионов в накопителе LEIR полым электронным пучком.

65

Физика твердого тела, полупроводников, наноструктур

Вальков В. В., Головня А. А. Спин-флуктуационное рассеяние и магнитный механизм куперовского спаривания фермионов Хаббарда

В работе методом графической формы теории возмущений в атомном представлении (диаграммная техника для операторов Хаббарда) исследована роль спин-флуктуационных процессов рассеяния при формировании сверхпроводящей фазы сильно коррелированных электронов (хаббардовских фермионов). Показано, что в однопетлевом приближении эти процессы отражаются посредством силового оператора. При учете аномальных компонент силового оператора (впервые введенных в теорию хаббардовских фермионов авторами этой статьи) получены модифицированные уравнения Горького-Дайсона. В рамках t-t′-t′′-J*-модели рассчитаны нормальные и аномальные компоненты силового оператора и получена система уравнений самосогласования для сверхпроводящей фазы. На основе численного анализа построены зависимости критической температуры перехода в сверхпроводящее состояние с d-типом симметрии параметра порядка при различных значениях параметров перескока. Показано, что процессы рассеяния на спиновых флуктуациях в сверхпроводящей фазе существенно меняют характер концентрационных зависимостей Tc(n), а в нормальной фазе приводят к не ферми-жидкостному поведению ансамбля хаббардовских фермионов.

69

Вальков В. В., Дзебисашвили Д. М. Сверхпроводимость s-типа в периодической модели Андерсона в режиме сильных электронных корреляций

Для периодической модели Андерсона в режиме сильных электронных корреляций, методом диаграммной техники получены точные представления для нормальных и аномальных функций Грина локализованных (f-) и коллективизированных (c-) электронов через нормальные и аномальные компоненты массового и силового операторов f-электронных функций Грина. Роль аномальных компонент силового оператора в теории сверхпроводимости тяжелых фермионов рассмотрена впервые. Показано, что диаграммный ряд для функций Грина f-электронов периодической модели Андерсона в сверхпроводящей фазе эквивалентен диаграммному ряду для функций Грина модели Хаббарда при U = ∞, где U – кулоновское взаимодействие двух электронов на одном узле. В однопетлевом приближении для массового и силового операторов найдены уравнения самосогласования, определяющие сверхпроводящий параметр порядка s-типа и критическую температуру Tc. Показано, что учет аномальной компоненты силового оператора существенно изменяет концентрационную зависимость Tc(n).

75

Миронов А. Ю., Батурина Т. И. Квантовые эффекты в проводимости сверхпроводящих пленок нитрида титана при Т > Т_с

Представлены результаты экспериментального исследования эффектов слабой локализации и электрон-электронного взаимодействия на процессы переноса заряда в области флуктуационной проводимости в тонких сверхпроводящих пленках нитрида титана. Показано, что магнитосопротивление пленок вблизи сверхпроводящего перехода, главным образом, обусловлено подавлением когерентного рассеяния электронов, составляющих флуктуационную куперовскую пару (поправки Маки – Томпсона). Обнаружено, что рассеяние на сверхпроводящих флуктуациях при температурах близких к критической (Тс) приводит к увеличению частоты сбоя фазы.

82

Матизен Э. В., Ишикаев С.М. Особенности намагничивания реальных джозефсоновских решеток

Исследовано магнитное поведение больших джозефсоновских решеток (100 x 100 ячеек) с переходами сверхпроводник – изолятор – сверхпроводник (SIS) и сверхпроводник – плохой металл – сверхпроводник (SNS), включая образцы с контролируемым нарушением в порядке ячеек, в интервале магнитных полей до 200 Ое и при темпрературах 2,2 – 11 К. Показано, что нарушение порядка не влечет за собой существенных изменений в магнитном поведении решеток: в SNS-решетках по-прежнему наблюдается необъяснимая асимметрия кривой гистерезиса, и в них не возникает самоорганизованной критичности, как это имеет место в SIS-решетках.

88

Буряков Т. И., Романенко А. И., Аникеева О. Б., Кузнецов В. Л., Усольцева А. Н., Ткачев Е. Н. Воздействие различных газовых сред на температурную зависимость электросопротивления многослойных углеродных каталитических нанотрубок

В данной работе представлены результаты исследования электросопротивления r многослойных углеродных каталитических нанотрубок в различных газовых средах в интервале температур 4,2–300 K. Исследования температурных зависимостей электросопротивления r(T) многослойных углеродных нанотрубок проводились в гелии, а также в его смесях с воздухом, метаном, кислородом и водородом. Выявлено, что введение добавок газов в гелиевую атмосферу приводит к существенному увеличению сопротивления в интервале между температурами конденсации и плавления добавленных газов. После цикла нагрев-охлаждение сопротивление возвращалось к исходному значению, кроме измерений, проведенных на смесях с присутствием кислорода. Был сделан вывод, что возрастание сопротивления образцов связано с адсорбцией добавочных газов на поверхности углеродных нанотрубок.

94

Шнейдер Е. И., Овчинников С. Г. Влияние электрон-фононного взаимодействия на анизотропный сверхпроводящий параметр порядка

В работе рассмотрено влияние электрон-фононного взаимодействия на анизотропный сверхпроводящий параметр порядка d_x2 _{- y}2 - симметрии в системах с сильными электронными корреляциями. Показано, что в d-канале фононный вклад может как увеличивать, так и уменьшать полную константу связи, определяемую магнитным и фононным вкладами.

100

Николаев С. В., Югай К. Н. Динамика фазового перехода в сверхпроводящей нанопроволоке

В настоящей работе исследуется процесс разрушения сверхпроводящего состояния в нанопроволоке с током. Для этого используется одномерное нестационарное уравнение Гинзбурга – Ландау. Численные расчеты позволили воссоздать картину разрушения сверхпроводящего состояния в присутствии динамических центров проскальзывания фазы (ЦПФ). Также было проведено исследование отклика данной системы на локальное тепловое возмущение при различных параметрах этого возмущения.

104

Учебно-методическое обеспечение преподавания физики

Князев Б. А., Кузьмин А. В. Поверхностные электромагнитные волны: от видимого диапазона до микроволн

Описаны общие свойства плоских и цилиндрических поверхностных электромагнитных волн (ПЭВ), комбинации электромагнитной волны и колебаний зарядов в проводнике (последние называются поверхностными плазмон-поляритонами – ППП), распространяющихся вдоль границы проводника с диэлектриком, в широком спектральном диапазоне от СВЧ до видимого света. В последние годы интенсивно развивается фотоника терагерцового диапазона, в которой поверхностные электромагнитные волны могут играть важную роль в схемотехнике, транспортировке излучения и прохождении излучения через субволновые отверстия. Нами выведено общее выражение для толщины скин-слоя в металлах в приближении Друдэ и вычислены длины пробегов и «толщины» ПЭВ в металлах и воздухе в зависимости от длины волны. Теоретическая длина пробега ПЭВ при переходе от видимого к субмиллиметровому (терагерцовому) диапазону возрастает от десятков микрон до нескольких метров, а толщина волны достигает нескольких миллиметров. Это обстоятельство позволяет использовать ПЭВ для транспортировки терагерцового излучения и исследования свойств поверхностей, а также дает возможность использовать мощные ПЭВ для ряда приложений, таких как обработка поверхностей, создание поверхностной плазмы и т.п. Подавляющее большинство современных экспериментов с ПЭВ в терагерцовом диапазоне выполнены с использованием маломощных источников широкополосного излучения с длительностью импульса, не превышающей одной пикосекунды. Из обзора этих работ следует, что их результаты весьма противоречивы, и альтернативные исследования с источниками другого типа являются крайне необходимыми. Обсуждается вопрос об экспериментах по исследованию захвата и распространения ПЭВ, а также спектроскопических измерениях, с использованием мощного, монохроматического, плавно перестраиваемого терагерцового излучения Новосибирского лазера на свободных электронах (ЛСЭ).

108

Вернуться на главную