Žurnal èksperimentalʹnoj i teoretičeskoj fiziki
ISSN (print): 0044-4510
Media registration certificate: PI No. FS 77 - 78167 dated 03/27/2020
Founder: Russian Academy of Sciences, Institute of Physical Problems named after. P.L. Kapitsa RAS
Editor-in-Chief: Smirnov Alexander Ivanovich
Number of issues per year: 6
Indexation: RISC, list of Higher Attestation Commissions, CrossRef, White List (level 2)
Current Issue
Open Access
Access granted
Subscription Access
Vol 168, No 1 (2025)
ATOMS, MOLECULES, OPTICS
ZAKRUChIVANIE ATOMOV ELLIPTIChESKI POLYaRIZOVANNYMI LAZERNYMI POLYaMI
Abstract
Наличие пространственной неоднородности kr в электромагнитной волне и магнитной компоненты в ней приводит к неразделению переменных электрона и центра масс в атоме водорода, взаимодействующего с лазерным импульсом, и, как следствие, к ускорению атома. Этот эффект был исследован нами ранее для линейной поляризации электромагнитного поля (V. S. Melezhik, S. Shadmehri, Photonics 10, 1290 (2023)). Здесь мы рассматриваем более общий случай эллиптической поляризации: исследуются влияние поляризации лазера на ускорение атома, а также его возбуждение и ионизацию для лазерных импульсов с интенсивностью 1014 Вт/см2, длительностью около 8 фс в диапазоне частот 0.2 ат. ед. ≾ ω ≾ 0.7 ат. ед. (5 эВ ≾ ħω ≾ 20 эВ). Показано, что в рассмотренной области параметров лазера влияние поляризации на возбуждение, ионизацию и ускорение атома водорода незначительно. Однако отклонение от линейной поляризации приводит к закручиванию атома, которое достигает максимального значения для циркулярной поляризации. Этот альтернативный способ закручивания атомов с помощью циркулярно поляризованных электромагнитных полей может открыть новые возможности для получения пучков закрученных атомов по сравнению с традиционными методиками, использующими вилочные дифракционные решетки, разработанные для элементарных частиц (фотонов и электронов), однако требующие существенных доработок для закручивания составных частиц (протонов, нейтронов и атомов).
Žurnal èksperimentalʹnoj i teoretičeskoj fiziki. 2025;168(1):5–13
5–13
ISSLEDOVANIE TREKhChASTIChNOGO REZONANSA FERSTERA DLYa RAZLIChNYKh PROSTRANSTVENNYKh KONFIGURATsIY TREKh VZAIMODEYSTVUYuShchIKh RIDBERGOVSKIKh ATOMOV RUBIDIYa
Abstract
Трехчастичные резонансы Фёрстера, управляемые постоянным электрическим полем, представляют интерес для реализации трехкубитовых квантовых операций с ансамблями одиночных атомов, захваченных в оптические ловушки и возбуждаемых в сильно взаимодействующие ридберговские состояния. В работе П. Шене с соавт. (КЭ 50, 213 (2020)) нами был предложен и проанализирован трехчастичный резонанс Фёрстера нового типа 3 × nP3/2 → nS1/2 + (n + 1)S1/2 + nP1/2, который можно реализовать с ридберговскими атомами Rb для произвольного главного квантового числа n. Его особенностью является то, что третий атом переходит в состояние с полным моментом J = 1/2, которое не имеет штарковской структуры, поэтому двухчастичные резонансы Фёрстера полностью отсутствуют. В настоящей работе выполнено расширенное теоретическое исследование данного трехчастичного резонанса Фёрстера для различных пространственных конфигураций трех взаимодействующих ридберговских атомов Rb и определены условия для их экспериментальной реализации. Обнаружено, что один из резонансов имеет слабую зависимость резонансного электрического поля от расстояния между атомами и поэтому является наиболее подходящим для выполнения экспериментов по наблюдению когерентных осцилляций населенностей коллективных трехчастичных состояний и реализации трехкубитовых квантовых операций на их основе.
Žurnal èksperimentalʹnoj i teoretičeskoj fiziki. 2025;168(1):14–25
14–25
VAN-DER-VAAL'SOVO VZAIMODEYSTVIE ATOMOV GRUPPY IIb I ITTERBIYa V SINGLETNYKh RIDBERGOVSKIKh nS-SOSTOYaNIYaKh
Abstract
Определены численные значения постоянной ван-дер-ваальсова взаимодействия C6 между атомами щелочноземельно-подобных элементов группы IIb (Zn, Cd, Hg) и Yb в синглетных ридберговских состояниях n 1S0 с большими значениями главных квантовых чисел n > 20. Результаты расчетов в рамках полуэмпирического метода модельного потенциала Фьюса аппроксимированы квадратичными полиномами. Коэффициенты полиномов табулированы и могут быть использованы для упрощенных количественных оценок индуцированных межатомным взаимодействием энергетических сдвигов, определения радиуса блокады процессов возбуждения ридберговских состояний, длин волн излучений, создающих ридберговские решетки для нейтральных атомов группы IIb. Определены численные значения вкладов различных двухатомных состояний в численное значение константы C6. Основной вклад, аналогичный вкладу фёрстеровского резонанса, обеспечивает двухатомное состояние (n1P1) − ((n − 1)1P1).
Žurnal èksperimentalʹnoj i teoretičeskoj fiziki. 2025;168(1):26–33
26–33
KOGERENTNYE REZONANSY ELEKTROMAGNITNO-INDUTsIROVANNOY PROZRAChNOSTI V SPEKTRAKh POGLOShchENIYa ELEKTROMAGNITNOY VOLNY LINEYNOY POLYaRIZATsII PRI MAGNITNOM SKANIROVANII V ATOMAKh S VYROZhDENNOY STRUKTUROY UROVNEY
Abstract
Аналитически и численно исследуются спектры резонансов поглощения линейно поляризованной электромагнитной волны произвольной интенсивности при магнитном сканировании на вырожденных переходах атомов с полными моментами уровней J = 1 − J = 1, J = 2 − J = 1 и J = 1 − J = 2. Показано, что в спектрах резонансов поглощения при магнитном сканировании вблизи нулевого магнитного поля на указанных переходах атомов формируются когерентные структуры — резонансы электромагнитно-индуцированной прозрачности (ЭИП). Исследованы зависимости параметров резонансов ЭИП от характеристик и типов атомных переходов, величины магнитного поля и интенсивности электромагнитной волны. Определены вклады процессов, формирующих спектры резонансов ЭИП. Показано, что основной вклад в формирование резонансов ЭИП вносит эффект когерентности магнитных подуровней нижнего и верхнего состояний переходов, индуцируемый полем волны линейной поляризации. Установлено, что наиболее узкие резонансы ЭИП с шириной, определяемой константой релаксации нижнего уровня Γn, формируются на вырожденных переходах, содержащих Λ-схемы.
Žurnal èksperimentalʹnoj i teoretičeskoj fiziki. 2025;168(1):34–46
34–46
INTERFERENTsIYa UL'TRAKhOLODNYKh ATOMOV 87Rb V KVANTOVOM GRAVIMETRE
Abstract
Представлены результаты исследований по созданию абсолютного квантового гравиметра на основе интерференции ультрахолодных атомов 87Rb. Проведена подготовка начального волнового пакета в немагнитном квантовом состоянии с одномерной шириной скоростного распределения 0.5 см/с и числом атомов 1–2 % от их начального числа в магнитооптической ловушке. Реализован атомный интерферометр-гравиметр по трехимпульсной схеме с использованием встречных рамановских пучков и временем свободного падения атомов до 20 мс. Выполнены измерения величины ускорения свободного падения с погрешностью на уровне 9 · 10−5 м/с2. Исследовано влияние вибраций установки на точность измерений гравиметра.
Žurnal èksperimentalʹnoj i teoretičeskoj fiziki. 2025;168(1):47–54
47–54
K ZAKONU SOKhRANENIYa ENERGII FOTONA PRI VYNUZhDENNOM ISPUSKANII. EKSPERIMENT II
Abstract
Квантовая электродинамика предсказывает идентичность падающих и излучаемых фотонов при стимулированном испускании. Этот фундаментальный закон важно проверить экспериментально. В настоящей работе исследовано стимулированное испускание света в GaAs полупроводниковом усилителе и обнаружен положительный сдвиг частоты усиленного излучения. В относительной мере сдвиг частоты оказался равным ∆ν/ν = (+1.7 ± 0.2) · 10−18. Этот результат указывает на возможное нарушение закона сохранения энергии фотона при стимулированном испускании. Значение обнаруженного сдвига частоты для стимулированного испускания станет понятно после подробного изучения эффектов, сопутствующих процессу усиления.
Žurnal èksperimentalʹnoj i teoretičeskoj fiziki. 2025;168(1):55–60
55–60
NUCLEI, PARTICLES, FIELDS, GRAVITY AND ASTROPHYSICS
REZONANSY S MONOTONNYMI I NEMONOTONNYMI REShENIYaMI V LINEYNOY DINAMO-SISTEME PARKERA
Abstract
Проведено численное исследование параметрического резонанса вблизи переходной области линейной динамо-системы Паркера. Показано, что реакция системы на периодическое изменение динамопараметра имеет как общие, так и отличные черты с классическим параметрическим резонансом для уравнения гармонических колебаний. Так, в локализованной частотной области, например, вблизи удвоенной частоты, также может наблюдаться усиление скорости генерации, однако при этом в околорезонансной области может происходить не сдвиг частоты, как в классическом случае, а ее расщепление с последующим появлением биений и не увеличением, а наоборот, существенным подавлением скорости генерации. Однако наиболее ярким из обнаруженных отличий оказалась возможность возникновения нового типа резонанса — резонанса на фоне исходно монотонного решения. Этот резонанс можно объяснить наличием у модели Паркера не одной, а нескольких собственных решений с близкими скоростями генерации. В этом случае резонанс с гармоникой, растущей медленнее, чем монотонное решение, может усилить ее и сделать основной, переводя на время резонанса монотонное решение системы в периодически осциллирующее.
Žurnal èksperimentalʹnoj i teoretičeskoj fiziki. 2025;168(1):61–67
61–67
ChISLENNOE ISSLEDOVANIE USKORENIYa RELYaTIVISTSKIKh SOLNEChNYKh KOSMIChESKIKh LUChEY UDARNYMI VOLNAMI SO SKOROSTYaMI MEN'ShE 1000 km/s
Abstract
На основе теории диффузионного ускорения заряженных частиц проведено исследование численными методами спектров солнечных космических лучей, произведенных ударными волнами, образованными корональными выбросами массы, в нижней короне Солнца с известными параметрами солнечной плазмы. Показано, что на ударных волнах со скоростями, меньшими 1000 км/с, протоны могут быть ускорены до энергий ≳ 105 МэВ на расстоянии до ≾ 1.3R⊙ (R⊙ — радиус Солнца). Проанализировано формирование суммарного спектра N(ε) ускоренных протонов и его квазиэкспоненциального «завала» (область кинетических энергий ε ≳ εmax, где максимальная энергия εmax — это энергия, разграничивающая основную часть и «завал» в спектре N), поскольку наиболее высокоэнергичные солнечные космические лучи, регистрируемые во время особенно мощных событий наземными детекторами (нейтронными мониторами и мюонными телескопами), принадлежат именно к «завалу» спектра N ускоренных частиц. Рассмотрено влияние величины напряженности магнитного поля и потока энергии альфвеновских волн в основании солнечной короны, а также показателя наклона спектра альфвеновских волн от частоты, на процесс ускорения протонов.
Žurnal èksperimentalʹnoj i teoretičeskoj fiziki. 2025;168(1):68–87
68–87
ORDER, DISORDER AND PHASE TRANSITIONS IN CONDENSED MATTER
PROGNOZIROVANIE INTERFEYSNYKh PLOSKOSTEY I DEFORMATsIY REShETKI V SISTEME Fe3Si//α-FeSi2//Si DLYa ROSTA ANIZOTROPNYKh MAGNITNYKh NANOSTRUKTUR
Abstract
Интерфейсные плоскости и ориентационные соотношения между ферромагнитным силицидом Fe3Si и кремнием были спрогнозированы в рамках кристалло-геометрического подхода. Показана возможность образования атомарно гладкого интерфейса между Fe3Si и подложками Si(001) и Si(111), а также α-FeSi2(001). На основе анализа ориентационных соотношений в системе Fe3Si//α-FeSi2//Si предложен способ выращивания отдельно стоящих нанокристаллов Fe3Si на подложках Si(001) и Si(111) с помощью нанокристаллов α-FeSi2 в качестве буферного слоя. В зависимости от типа подложки и параметров роста буферного слоя кристаллическая решетка нанокристаллов Fe3Si, выращенных в подобной тройной системе, может претерпевать понижение симметрии с кубической до тетрагональной и далее, до орторомбической, со сжатием вдоль направлений [110] на 3.93 % или 5.31 %. Полученные результаты указывают на возможность создания ансамблей ферромагнитных наночастиц с управляемыми магнитными свойствами, которые могут использоваться для систем хранения данных высокой плотности, спинтроники и магнитных датчиков.
Žurnal èksperimentalʹnoj i teoretičeskoj fiziki. 2025;168(1):88–95
88–95
NELINEYNAYa DINAMIKA OB\"EMNYKh MAGNITOSTATIChESKIKh I OBMENNO-DIPOL'NYKh MOD V PLASTINE FERROMAGNETIKA
Abstract
Методом многомасштабных разложений получены двумерные уравнения типа Дэви – Стюартсона, которые описывают эволюцию трехмерных нелинейных магнитостатических возбуждений в пластине ферромагнетика. Предложенный подход допускает обобщение. Показано, что в ферромагнитных пленках с толщиной, большей обменной длины, эволюция трехмерных обменно-дипольных волновых пакетов также описывается уравнениями Дэви – Стюартсона. Вычислены пороги нестабильности плоских нелинейных монохроматических волн. Модуляционная неустойчивость таких волн ведет к образованию когерентных структур. Найдены условия формирования и явные решения для плоских солитонных возбуждений. В рамках предложенной модели предсказана возможность критического коллапса пространственно локализованных двумерных волновых структур.
Žurnal èksperimentalʹnoj i teoretičeskoj fiziki. 2025;168(1):96–109
96–109
ELECTRONIC PROPERTIES OF SOLIDS
OSOBENNOSTI OBRAZOVANIYa PRIMESNYKh DEFEKTOV V α-Ti I α2-Ti3Al
Abstract
Методом проекционных присоединенных волн рассчитаны энергии образования дефектов внедрения и замещения, заселенности орбиталей Гамильтона, локализация электронов, объем Вороного и другие характеристики α-Ti и α2-Ti3Al. Показано, что металлические примеси предпочитают занимать междоузельные позиции с низкой локализацией электронов. Энергетически предпочтительной позицией внедрения в α-Ti для большинства примесей является краудион между атомами Ti, расположенными в смежных плоскостях (0001), тогда как в α2-Ti3Al сплаве — гексаэдрическая позиция в центре титанового треугольника. Их предпочтительность обусловлена в основном химическим вкладом в энергию образования дефекта. В целом наличие алюминия в сплаве приводит к повышению энергии образования дефектов. В α-Ti энергия замещения для 3d-металлов середины ряда лишь на 0.13–0.67 эВ ниже, чем энергия внедрения в краудион, тогда как для металлов IIIA группы эта разница существенно выше (2.60–3.13 эВ). Напротив, заселенность орбиталей Гамильтона для переходных металлов середины 3d-периода является максимальной и составляет 3.9–4.7 эВ. Подобная тенденция характерна и для α2-Ti3Al: меньшая разница в энергии образования дефектов замещения и внедрения, более прочная связь примеси в позиции внедрения. Локализация электронов повышается вблизи примесей простых металлов, что свидетельствует о повышении ковалентного вклада в механизм их химической связи в позициях внедрения.
Žurnal èksperimentalʹnoj i teoretičeskoj fiziki. 2025;168(1):110–124
110–124
STATISTICAL AND NONLINEAR PHYSICS, PHYSICS OF "SOFT" MATTER
O NELINEYNOM VZAIMODEYSTVII GEODEZIChESKIKh AKUSTIChESKIKh MOD I ZONAL'NYKh TEChENIY V TOKAMAKAKh S TOROIDAL'NYM VRAShchENIEM PLAZMY
Abstract
В приближении слабой нелинейности исследовано взаимодействие геодезических акустических мод (ГАМ) и низкочастотных зональных течений в токамаках с тороидальным вращением плазмы. Показано, что определяющее влияние на зональное течение оказывают нелинейные эффекты, обусловленные самим зональным течением. Из-за своей малой частоты уже при небольших амплитудах зональное течение становится заведомо нелинейным. Получено условие, при котором зональное течение может быть описано в приближении слабой нелинейности. Вместе с тем основное влияние на ГАМ оказывает ее нелинейное взаимодействие с зональным течением. В результате взаимодействия возникают сателлиты ГАМ с частотами, равными сумме и разности частот ГАМ и зонального течения. Частоты сателлитов качественно согласуются с частотами сателлитов, наблюдаемых в спектре колебаний потенциала в токамаке Т-10. При этом в противоречии с экспериментальными результатами вычисленные амплитуды сателлитов малы по сравнению с амплитудой ГАМ.
Žurnal èksperimentalʹnoj i teoretičeskoj fiziki. 2025;168(1):125–137
125–137