Том 165, № 2 (2024)

Наиболее вероятным кандидатом на роль ядерно-оптического стандарта является изомер ядерного изотопа 229mTh с энергией 8.338 эВ. Обсуждается возможность уточнения его энергии путем резонансной оптической накачки через электронный мостик. Решающее значение имеет надлежащее использование естественной ширины атомных линий, которые на порядки величины превышают естественную ширину ядерной изомерной линии. Последние исследования показали, что уширение за счет внутренней конверсии в нейтральных атомах тория приводит к выигрышу во времени сканирования на девять порядков величины, облегчая поиск электрон-ядерного резонанса до практически реального уровня. Предлагаемый в настоящей статье метод резонансной конверсии применим в ионизованных атомах тория. Он обладает потенциалом, позволяющим повысить эффективность эксперимента на порядки величины. Реализация этого метода требует одновременного возбуждения ядра и электронной оболочки в конечном состоянии. Показана причинная связь между этим принципом и решением ториевой загадки.

Фемтосекундные импульсы широко используются в научных исследованиях и современных технологиях. При воздействии на металлы ультракороткое оптическое лазерное воздействие формирует выраженное двухтемпературное состояние с горячими электронами: Te ≫ Ti, где Te и Ti - температуры электронной и решеточной подсистем. Представлены экспериментальные измерения, выполненные с помощью техники фазочувствительного или синхронного детектирования (lock-in) на объемной и пленочной (толщина 100 нм) мишенях из золота. Благодаря тому, что в наших опытах частота повторений нагревающих импульсов снижена до 31 Гц, нам удалось достичь температур около температуры плавления золота. Это происходит на выходе из двухтемпературной стадии в объемных мишенях. Как известно, по окончании этой стадии температуры сближаются, Te ≈ Ti. В объемных мишенях при наибольших достигнутых нами флюенсах пиковая электронная температура повышается до значений около 20 кК. Теоретические расчеты, имеющиеся в литературе, дают определенные зависимости для параметра электрон-фононного взаимодействия α и коэффициента электронной теплопроводности κ - ключевых параметров, характеризующих двухтемпературную стадию. Наши опыты показали, что в диапазоне флюенсов с пиковыми температурами Te выше 10 кК и до 20 кК измеренные значения α и κ существенно ниже тех значений, которые дают теории. Ниже этого диапазона флюенсов, т. е. когда пиковые Te меньше 10 кК, измеренные нами значения согласуются с прежними данными. Это первый результат статьи. Кроме того, показано, что на однотемпературной стадии, когда тепловая энергия, запасенная в электронах, весьма мала, имеется значительное влияние принципиально двухтемпературного коэффициента α на теплоотвод из скин-слоя. Это связано с относительно малой толщиной прогретого слоя, которая в золоте составляет величину порядка 200–300 нм.

Повышение эффективности и стабильности генерации фемтосекундных импульсов в твердотельных лазерах имеет в настоящее время большую технологическую значимость, сохраняя при этом необходимость проведения исследований ряда физических вопросов. Переменное действие мгновенной керровской нелинейности в кристалле, необходимой для пассивной синхронизации мод резонатора, и дисперсии призменных элементов, необходимой для генерации сверхкоротких импульсов, неизбежно приводит к регулярному возмущению формы генерирующихся импульсов. В работе исследуются режимы трансформации потерь лазерного генератора фемтосекундных импульсов с пассивной синхронизацией мод на кристалле Mg2SiO4:Cr4+ (хром-форстерит) при достижении внутрирезонаторной пиковой мощности поля порядка 2 МВт, близкой к критической мощности самофокусировки. Анализ спектров и длительностей импульсов в различных частях резонатора показывает, что поддержка квазисолитонного режима генерации импульсов с предельной для лазера пиковой мощностью проводится за счет удаления лишней энергии из резонатора через генерацию спектральных компонент Келли и уширения спектра импульса за полосу усиления активной среды. Сильное уширение спектра импульса в кристалле нарушает баланс дисперсионного и нелинейного фазовых набегов и приводит к деформации формы генерируемого импульса. Возникающие за счет нелинейного преобразования в кристалле дополнительные пассивные потери существенно снижают эффективность лазерной генерации импульсов с предельными по пиковой мощности параметрами.

На основе критического анализа традиционной теории гомогенного зарождения выделений новой фазы в твердых растворах показано, что предсказание теории об увеличении свободной энергии зародышеобразования за счет упругой энергии, связанной с различием атомных объемов двух фаз, оказывается неверным для некогерентных частиц. К этому выводу приводит учет равновесных точечных дефектов в исходной фазе, которые могут поглощаться на границе раздела между частицей и матрицей в процессе зарождения некогерентной частицы, что приводит к релаксации упругих напряжений. Соответственно, разработана новая кинетическая модель скорости зарождения некогерентных выделений в пересыщенном твердом растворе легирующих атомов, которая также обобщена для учета избыточных вакансий, образующихся в неравновесных условиях закалочных испытаний.

Локализация электронов в одномерных неупорядоченных системах обычно описывается в рамках приближения случайных фаз, когда распределения фаз φ и θ, входящих в трансфер-матрицу, считаются однородными. В общем случае приближение случайных фаз нарушается, и уравнения эволюции (при изменении длины системы L) содержат три независимые переменные - ландауэровское сопротивление ρ и комбинированные фазы ψ = θ − ' и χ = θ + '. Фаза χ не влияет на эволюцию ρ и не рассматривалась в предыдущих работах. Распределение фазы при изменении энергии электрона E испытывает своеобразный фазовый переход в точке E0, состоящий в появлении у мнимой части. Распределение сопротивлений P(ρ) не имеет сингулярности в точке E0 и переход выглядит ненаблюдаемым в электронных системах. Однако теория одномерной локализации непосредственно применима к распространению волн в одномодовых волноводах. Оптические методы более эффективны и обеспечивают возможность измерения фаз ψ и χ. С одной стороны, это делает наблюдаемым фазовый переход в распределении P(ψ), который можно рассматривать как "след" от порога подвижности, сохраняющийся в одномерных системах. С другой стороны, фаза χ становится наблюдаемой: это делает актуальным вывод уравнения для ее эволюции, который производится ниже. Релаксация распределения P(χ) к предельному распределению P∞(χ) при L → ∞ описывается двумя экспонентами, показатели которых испытывают разрыв второй производной при изменении энергии E.

Работа посвящена экспериментальному изучению эволюции формы петель магнитного гистерезисагранулярного высокотемпературного сверхпроводника YBa2Cu3O7−δ при варьировании максимальноговнешнего приложенного поля Hmax. В диапазоне слабых полей (до ∼ 10 Э при температуре 78 K) наблю-дается гистерезис (далее — малый гистерезис), связанный с диамагнетизмом и проникновением поля ввиде джозефсоновских вихрей в подсистему межгранульных границ, являющейся джозефсоновской средой. С дальнейшим ростом Hmax появляется гистерезис намагниченности, связанный с проникновением вихрей в сверхпроводящие гранулы. При анализе экспериментальных данных обнаружен нетривиальный факт — магнитный отклик от подсистемы межгранульных границ становится менее заметным при увеличении Hmax, а при определенном значении максимального поля этот отклик вообще исчезает, хотя по абсолютной величине намагниченности (при малых значениях Hmax) малый гистерезис сопоставим соткликом от сверхпроводящих гранул. Описанная эволюция магнитного гистерезиса объяснена в рамках концепции эффективного поля в межгранульной среде, в которой суммарное поле в подсистеме межгранульных границ определяется не только внешним полем, но и полями рассеяния от магнитных моментов сверхпроводящих гранул. Иными словами, взаимодействие между сверхпроводящими подсистемами гранул и межгранульных границ приводит к существованию малого гистерезиса в достаточно малых полях и к его полному исчезновению при увеличении модуля намагниченности сверхпроводящих гранул.

Рассмотрено экранированное электростатическое взаимодействие и взаимодействие Ван-дер-Ваальса нано- и микроразмерных частиц в пылевой плазме. Электростатическое взаимодействие рассмотрено на основе линеаризованного уравнения Пуассона–Больцмана для частиц как с фиксированными зарядами, равномерно распределенным по их поверхностям, так и с фиксированными электрическими потенциалами поверхности. Найденное решение задачи позволяет исследовать взаимодействие как частиц сравнимого радиуса, так и частиц сильно отличающихся размеров. В силе взаимодействия учтена осмотическая составляющая, которая в случае постоянных зарядов приводит к восстановлению равенства сил, действующих на первую и вторую частицы. Для взаимодействия Ван-дер-Ваальса учтено экранирование статических флуктуаций и запаздывание электромагнитных полей для дисперсионной части взаимодействия. На основе анализа различных выражений для геометрического фактора с учетом запаздывания электромагнитного поля предложена численно устойчивая методика расчета этого фактора. Рассчитана полная энергия взаимодействия двух заряженных пылевых частиц при характерных для пылевой плазмы параметрах плазмы: концентрации электронов и ионов от 108 до 1012 см−3, радиусе частиц от 10 нм до 1 мкм и зарядах частиц от 10 до 103 элементарных зарядов на микрон радиуса частиц.