Том 119, № 11-12 (2024)

Для измерения высокоэнергетичной части функции распределения ионов по энергии в горячей плазме с помощью PCX (Pellet Charge eXchange) диагностики необходимо знать зависимость от энергии E доли быстрых ионов F0(E) нейтрализующихся при пересечении пеллетного облака. С использованием экспериментальных и расчетных данных об испарении полистироловых макрочастиц в гелиотроне LHD проведен расчет F0(E) для протонов в углеводородном облаке в диапазоне энергий 50–1000 кэВ и при питч-углах ≥ 70◦. При энергиях в диапазоне 50–200 кэВ необходимым становится учет ослабления потока нейтрализовавшихся протонов при многократных пересечениях облака. Потери энергии протонами вдоль траектории ограничивают снизу возможный диапазон PCX измерений E > 100 кэВ. Необходимость контроля ионизационного состава и структуры облака ограничивает локализацию области обзораь детектора нейтральных атомов в пределах ± 30 мм от положения макрочастицы вдоль магнитного поля. Это обуславливает необходимость совмещения оси инжекции с осью наблюдения NPA (Neutral Particle Analyser) для оптимальной геометрии PCX измерений при использовании полистироловых макрочастиц.

В экспериментах по динамическому сжатию образцов твердой углекислоты (СО2) до мегабарных давлений использовался метод изоэнтропического сжатия давлением сверхсильного магнитного поля взрывомагнитного генератора с регистрацией состояния сжатых образцов рентгенографическим способом. Действие генератора основано на быстром сжатии начального магнитного потока в полости генератора проводящим цилиндрическим лайнером, разгоняемым продуктами взрыва цилиндрического заряда взрывчатого вещества. В результате экспериментов на диаграмме сжимаемости СО2 определены две точки при давлениях 349 и 459 ГПа, при этом получены рекордные на сегодняшний день значения степени сжатия СО2 ρ/ρ0 равные 3.90 и 4.02, соответственно. Проведено сравнение результатов экспериментов с теоретическими расчетами уравнений состояния кристаллических фаз СО2 и показано их почти полное совпадение, что подтверждает как высокую точность теоретических предсказаний, так и идентичность экспериментальных и теоретических уравнений состояния модификаций СО2 стабильных при высоком давлении.

Фазовый переход, сопровождающийся появлением пика в продольном сопротивлении двумерной электронной системы, был изучен при помощи электронного спинового резонанса вблизи нечетного фактора заполнения ν = 3 в ZnO/MgZnO гетеропереходе. Такой переход возникал при увеличении угла наклона магнитного поля θ до некоторого критического значения θc. Анализ амплитуды спинового резонанса позволил продемонстрировать спиновую природу этого явления. Так, основное состояние системы по обе стороны от перехода имеет ненулевую спиновую поляризацию, величина которой меняется в несколько раз при переходе из одной фазы в другую. При этом интенсивный спиновый резонанс наблюдается как при θ < θc, так и при θ > θc. Удивительным образом, непосредственно в критическом угле θc спиновый резонанс детектировался лишь в одной из фаз, лежащей в области магнитных полей меньших, чем критическое поле Bc, соответствующее положению пика в продольном сопротивлении. По мере увеличения магнитного поля до этого значения наблюдалось как уменьшение амплитуды резонанса, так и увеличение его ширины. В области полей, больших Bc, спиновый резонанс полностью исчезал. Такое поведение резонанса, по всей видимости, обуславливается разбиением электронной системы на домены с разной спиновой поляризацией.

С применением полусферических генераторов ударных волн на основной адиабате Гюгонио в области давлений Р ≈ 140–255 ГПа измерены плотность ударно-сжатого жидкого криптона ρ ≈ 9 г/см3 и температура T ≈ 55000 К. С использованием устройств сферической геометрии газообразный криптон сжат до плотности ρ ≈ 20 г/см3 давлением Р ≈ 2700 ГПа при температуре T ≈ 120000 К. Эксперимент выполнен на рентгенографическом комплексе РГК-Б-Л ВНИИЭФ, состоящем из бетатронов БИМ 234.3000 с граничной энергией 60 МэВ, используемых в мультиимпульсном режиме генерации тормозного излучения с многоканальной оптико-электронной системой регистрации рентгеновских изображений. Приведены конструкции экспериментальных устройств, выполнены оценки термодинамических параметров плазмы криптона, достигаемые в использованных устройствах. Выполнен анализ полученных данных и сравнение с данными из других публикаций. Сжатие криптона до плотности ρ ≈ 20 г/см3 давлением Р ≈ 2700 ГПа является рекордным достижением на данный период времени.

Благодаря достаточно высоким порогам лазерной генерации, стимулированное излучение в относительно небольших микрокристаллических лазерах ZnO часто считается следствием инверсии населенностей в электронно-дырочной плазме (ЭДП). В настоящей работе вопрос природы оптического усиления в таких излучателях исследован на примере микростержней ZnO с диаметрами 1–6 мкм, синтезированных методом модифицированного термического испарения и демонстрирующих лазерную генерацию на модах шепчущей галереи (МШГ) в ближнем ультрафиолетовом диапазоне. Показано, что оптическое усиление в таких объектах не является следствием инверсии населенностей в ЭДП ни при низкой, ни при комнатной температурах. Вместо этого, основным процессом, приводящим к усилению, является процесс типа экситон-электронного рассеяния. В отличие от случая крупных МШГ-микрорезонаторов ZnO, в небольших микростержнях этот процесс оказывается доминирующим в широком диапазоне температур.

Предсказана гигантская восприимчивость поляритонных конденсатов к внешнему магнитному полю в области спиновой бифуркации. Спин-анизотропные поляритон-поляритонные взаимодействия приводят к спонтанному формированию эллиптически поляризованного конденсата. Подобное поведение неравновесной системы вблизи критической точки имеет сходство со свойствами фазовых переходов второго рода. Предсказанный эффект усиления поля может быть использован для возбуждения топологически нетривиальных боголюбовских возбуждений поляритонного конденсата.

Квантовый вес – это новая концепция для описания щелевых электронных состояний материи. Эта величина получается при интегрировании квантовой метрики (вещественной части квантового метрического тензора ) по аналогии с тем, как фаза Берри получается при интегрировании кривизны Берри (мнимой части квантового метрического тензора). Квантовый вес определяет ряд кинетических величин таких, как нелинейный аномальный эффект Холла, оптическая проводимость, фотовольтаический эффект и т.д. В этой работе мы показали, что немагнитный беспорядок в топологических изоляторах может индуцировать сингулярность квантовой метрики и квантового веса.

Методами просвечивающей электронной микроскопии при комнатной температуре исследованы три образца квазиодномерного проводника NbS3 из одной ростовой партии. Менее дефектный образец # 1 и более дефектный образец # 2 отнесены к известным ранее политипам. Образец # 3 представляет собой неизвестный ранее политип, с увеличенным по сравнению со всеми известными политипами параметром c элементарной ячейки. На электронограммах нового политипа присутствуют четыре системы сателлитных рефлексов, что указывает на формирование в образце четырех волн зарядовой плотности. Обсуждается возможность формирования более сложных по структуре политипов.

В области низких температур и напряжений: 0 6 |eV | ≪ T ≪ ∆0 получена формула для одночастичной вольт-амперной характеристики J(V, T, c, β) “грязного” (малые концентрации одинаковых немагнитных примесей в I-слое) SIN-контакта (S – сверхпроводник, I – неупорядоченный изолятор, N – нормальный металл), где: e – модуль заряда электрона, ∆0 – сверхпроводящая щель в S-береге контакта при температуре T = 0, V – напряжение на контакте, c ≪ 1 – безразмерная концентрация примесей в I-слое, β = (ε0 − µ)/∆0 – безразмерная девиация актуального для данной задачи однопримесного электронного энергетического уровня ε0 (на одинаковых примесях в I-слое) относительно уровня µ электронного химпотенциала контакта. Показано, что присутствие случайных узкозонных квантовых закороток в неупорядоченном I-слое приводит в некоторой ограниченной области Ωd(c, β) на плоскости параметров (c, β) к аномально сильной знакопеременной девиации одночастичной вольт-амперной характеристики грязного SIN-контакта относительно одночастичной вольт-амперной характеристики этого же грязного контакта, вычисляемой по формуле существующей теории. На численном примере продемонстрировано, что относительная девиация одночастичной ВАХ для характерных значений параметров грязного SIN-контакта в области Ωd(c, β) может достигать нескольких порядков, что обеспечивает возможность экспериментального проявления этого эффекта. Обсуждены условия применимости рассмотренной модели грязного SIN-контакта, предложена принципиальная схема соответствующего эксперимента.

Обсуждается связь наличия во Вселенной метастабильных объектов с различным “временем жизни” с ростом энтропии и “стрелой времени”. Конечное “время жизни” метастабильных объектов позволяет приписать многим из них существование собственных “локальных часов”. Распад любой метастабильной системы во Вселенной приводит к образованию более стабильных объектов и к испусканию фотонов и других частиц. Эти фотоны и частицы взаимодействуют с частицами более стабильных подсистем во Вселенной, что приводит к их эргодичности. Испускание фотонов в расширяющейся Вселенной при распаде метастабильных состояний делает эти процессы необратимыми и задает “стрелу времени”, несмотря на обратимость физических уравнений, описывающих данные процессы.