Открытый доступ
Доступ предоставлен
Только для подписчиков
Том 120, № 7-8 (2024)
Статьи
Альтернативная идея об источнике барионной асимметрии во Вселенной
Аннотация
В работе предложен альтернативный сценарий возникновения барионной асимметрии во Вселенной. Этот сценарий реализуется в модели решеточной гравитации, связанной с дираковским полем, следующим образом. При сверхвысоких температурах порядка Великого Объединения Tc ∼ 1018 ГэВ и выше система находится в PT -симметричной фазе. Но при понижении температуры происходит фазовый переход в несимметричную фазу, в которой появляется ненулевая тетрада, т.е. пространство-время с метрикой Минковского, и волновая функция системы распадается на две: |> = |+> + |−>. Поля тетрад в состояниях |+> и |−> различаются знаком. В самый первый момент времени длительностью порядка планковского возможен переход фермионов между этими состояниями. Эти переходы в разных участках пространства не скоррелированы между собой. Поэтому окончательная асимметрия фермионного заряда между этими состояниями относительно чрезвычайно мала, и она сохраняется во времени, так как взаимодействие состояний |+> и |−> прекращается на временах больше планковского.
Письма в Журнал экспериментальной и теоретической физики. 2024;120(7-8):481-489
481-489
Ускорение электронов при воздействии тераваттного фемтосекундного лазерного излучения на кластеры азота
Аннотация
Экспериментально продемонстрирована возможность получения узконаправленного высокоэнерге тичного электронного пучка, получаемого при взаимодействии тераваттного излучения Ti:Sa лазер ного комплекса с азотной газо-кластерной струей при давлении газа, соответствующем границе обла сти конденсации. Получен колимированный электронный пучок с энергией до 10МэВ и расходимостью ∼10мрад при концентрации плазмы ∼1019 см-3. Показано, что применение азота существенно улучша ет пространственные (расходимость) и энергетические (заряд и форма спектра) свойства генерируемого пучка электронов по сравнению с аргоном и криптоном. Выполнен термодинамический анализ образо вания и состава, формируемых в сверхзвуковой струе кластеров.
Письма в Журнал экспериментальной и теоретической физики. 2024;120(7-8):490-497
490-497
Особенности структуры искровых каналов в прикатодной зоне
Аннотация
С использованием пикосекундного лазерного зондирования на длине волны 532 нм исследованы особенности генерации сильноионизованной плазмы с острийного катода после наступления электрического пробоя миллиметрового воздушного разрядного промежутка при атмосферном давлении. Обнаружено, что переход от микронного катодного пятна к растущему искровому каналу сопровождается формированием сферической плазменной области, находящейся в основе искрового канала в прикатодной зоне. Данная область имеет диаметр порядка 100 мкм и характеризуется уменьшением электронной плотности в ее центре, до 3 × 1019 см-3, и увеличением, до (5−6) × 1019 см-3, в области ее оболочки шириной порядка 20 мкм. Показано, что рост последующего искрового канала обеспечивается мощным фронтом ионизации, зарождающимся на границах сферической плазменной области во время ее расширения в течение первой 1 нс после момента пробоя промежутка. Выдвинуты предположения о влиянии формирования сферической плазменной области в прикатодной зоне на дальнейшее развитие микроструктуры электрической искры.
Письма в Журнал экспериментальной и теоретической физики. 2024;120(7-8):511-515
511-515
Фотовольтаический эффект Холла в двумерных флуктуирующих сверхпроводниках
Аннотация
В работе обсуждается возможность существования фотовольтаического эффекта Холла – поперечного отклика двумерной системы со встроенным в плоскости системы постоянным тянущим электрическим полем – на внешнее циркулярно-поляризованное излучение вблизи точки фазового перехода системы в сверхпроводящее состояние со стороны нормальной фазы, T > Tc. Показано, что фотовольтаический эффект Холла может быть обусловлен сверхпроводящими флуктуациями в режиме, когда вклад в эффект нормальных электронов отсутствует.
Письма в Журнал экспериментальной и теоретической физики. 2024;120(7-8):516-520
516-520
Геометрическая фаза как основа квантовой акселерометрии
Аннотация
Предложена концептуальная модель перспективного квантового акселерометра на основе двухмодового атомарного конденсата Бозе–Эйнштейна. Ускорение порождает специфическую разницу геометрических фаз между модами конденсата, сдвигающую картину интерференции волн материи. Моды имеют конфигурации колец, в плоскости которых лежит вектор измеряемого ускорения. Однородность потенциалов кольцевых конфигураций нарушена дополнительными локализованными потенциаламидефектами. При надлежащем расположении и структуре дефектов в результате вариации их параметров волновые функции мод конденсата приобретают геометрические фазы, различающиеся при наличии ускорения. Вычисления, проведенные для кольцевых конфигураций конденсата атомов 87Rb радиуса 0.25mm, показывают, что предлагаемая схема способна регистрировать микрогравитацию порядка 10-6 ÷ 10-7g.
Письма в Журнал экспериментальной и теоретической физики. 2024;120(7-8):560-567
560-567
Синхронное детектирование нелинейных явлений в оптоакустических осцилляциях нанопленки, инициированных фемтосекундным лазерным импульсом
Аннотация
Для развития микроэлектроники существенное значение имеют исследования физики индуцированных лазером сверхбыстрых процессов в тонких пленках. К таким процессам относятся: нагрев электронной подсистемы, релаксация и транспорт поглощенной энергии, а также генерация и распространение пикосекундных акустических волн. В этой связи в работе изучена динамика изменения дифференциального коэффициента отражения ΔR(t)/R0 пленки никеля (Ni) толщиной 73 нм на подложке из стекла. Измерения выполнены в схеме “возбуждение–зондирование” (pump-probe) с синхронным детектированием сигнала ΔR(t)/R0. За счет увеличения периода следования tcool последовательности нагревающих (возбуждающих) импульсов достигнуты высокие значения поглощенного флюенса до 11 мДж/см2. Увеличение tcool позволяет лучше охлаждать пленку после нагревающего воздействия. В результате получены рекордные значения температур (Te ≈ 3, Ti ≈ 1 кК) и напряжений (до 7 ГПа). В литературе отсутствуют данные при таких высоких температурах и давлениях. Именно при этих повышенных значениях удается заметить влияние нелинейных эффектов – впервые в опытах с синхронным детектированием.
Письма в Журнал экспериментальной и теоретической физики. 2024;120(7-8):550-559
550-559
Рамсеевская спектроскопия резонансов КПН на D1 линии атомов щелочных металлов в миниатюрных ячейках в поле встречных волн с противоположными круговыми поляризациями
Аннотация
В работе представлены теоретические и экспериментальные исследования рамсеевской спектроскопии резонансов когерентного пленения населенности, возбуждаемых на D1 линии атомов щелочных металлов в миниатюрных газовых ячейках. Рассматривается конфигурация поля, состоящего из двух встречных бегущих волн с противоположными круговыми поляризациями. При этом встречная волна формируется путем отражения от частично пропускающего выходного зеркала, в то время как регистрируется сигнал от прошедшей через зеркало исходной волны. Показано, что в такой схеме существует оптимальное значение для коэффициента отражения зеркала, при котором кратковременная стабильность может быть существенно улучшена по отношению к стандартной схеме без встречной волны. Экспериментально продемонстрировано 3-х кратное улучшение кратковременной стабильности атомных часов на основе резонанса когерентного пленения населенности в газовой ячейке с атомами 87Rb.
Письма в Журнал экспериментальной и теоретической физики. 2024;120(7-8):498-504
498-504
505-510
Особенности резонансного комбинационного рассеяния света в ультратвердом аморфном углероде
Аннотация
В работе исследованы резонансные явления комбинационного рассеянии света в углеродных нанокластерах, образованных sp3 связями. Мы синтезировали такие структуры из фуллерита С60 под давлением 20–25 ГПа при комнатной температуре (1) и при нагреве до 1400К (2). Наблюдается два типа резонанса комбинационного рассеяния света. Первый тип связан с резонансным усилением спектров комбинационного рассеяния света вблизи края поглощения и для полученных образцов наблюдался при возбуждении лазерным излучением на длинах волн 1064 нм (1) и 532 нм (2). В таких спектрах проявляются высокочастотные моды sp3 всех нанокластеров от 1388 до 1640 см-1. Второй тип резонанса проявляется в активации одной из мод в диапазоне 1388–1640 см-1 спектра комбинаторного рассеяния света в зависимости от длины волны возбуждающего излучения. Частота активной моды линейно зависит от длины волны возбуждающего излучения. Методом пьезоспектроскопии показано, что при более коротковолновом возбуждении в процессах комбинационного рассеяния света участвуют кластеры с большим модулем объемного сжатия.
Письма в Журнал экспериментальной и теоретической физики. 2024;120(7-8):615-619
615-619
Универсальные импульсные распределения и короткодействующие корреляции нуклонов
Аннотация
Исследуется проблема построения универсальных двухнуклонных импульсных распределений для основных NN-конфигураций TS0 и 3S1- 3D1, используемых при описании короткодействующих корреляций нуклонов в ядрах. Предложен новый метод вычисления таких распределений и изучены их свойства. В качестве иллюстраций приводятся расчеты для нескольких современных реалистических NNпотенциалов, включая взаимодействие, учитывающее ненуклонные степени свободы. Предложена новая характеристика, определяющая отношение долей высокимпульсных компонент для спин-синглетных и спин-триплетных NN-распределений при низких энергиях, которая может быть полезна для сравнительной оценки изоспиновой зависимости короткодействующих корреляций при расчетах с различными потенциалами NN-взаимодействия.
Письма в Журнал экспериментальной и теоретической физики. 2024;120(7-8):571-577
571-577
Наблюдение резонансной радиационно-столкновительной передачи колебательной энергии в молекулах при лазерном ИК многофотонном возбуждении в двухкомпонентной среде
Аннотация
Представлены результаты исследований по наблюдению резонансной радиационностолкновительной передачи колебательной энергии между молекулами при их селективном лазерном ИК многофотонном возбуждении в двухкомпонентной среде. Эксперименты проводились с молекулами BCl3 природного изотопического состава в смеси с оптически активным сенсибилизатором и акцептором радикалов – молекулами CH3F. Оба типа молекул резонансно поглощали излучение лазера. Наблюдалась резонансная радиационно-столкновительная передача энергии от молекул CH3F к молекулам 10BCl3. Показано, что указанный процесс приводит к большому увеличению выхода диссоциации молекул 10BCl3 и 11BCl3 по сравнению с выходом диссоциации с нейтральными акцепторами радикалов. Зависимости выходов диссоциации молекул BCl3 от частоты возбуждающего лазерного излучения показывают структуру, которая хорошо коррелирует со структурой спектра ИК поглощения молекул CH3F. Описан метод и приведены результаты экспериментов. Обсуждаются условия, при которых реализуется эффективная резонансная радиационно-столкновительная передача колебательной энергии между молекулами при лазерном ИК многофотонном возбуждении.
Письма в Журнал экспериментальной и теоретической физики. 2024;120(7-8):620-626
620-626
Квантовые эффекты при спин-флоп переходе в топологическом антиферромагнитном изоляторе MnBi2Te4
Аннотация
Показано, что экспериментально обнаруженные особенности низкотемпературного поведения намагниченности во внешнем магнитном поле, ориентированном перпендикулярно слоям ионов марганца топологического антиферромагнетика MnBi2Te4, обусловлены квантовыми эффектами, индуцированными недиагональным характером тригональной компоненты кристаллического поля. При этом аномальное возрастание намагниченности материала до спин-флоп перехода, а также после него в фазе “схлопнутых” подрешеток объясняется подавлением вкладов от квантовых эффектов. Сопоставление результатов теоретического анализа с данными эксперимента позволило уточнить параметры эффективной спиновой модели MnBi2Te4 и установить важную роль отмеченной тригональной компоненты.
Письма в Журнал экспериментальной и теоретической физики. 2024;120(7-8):521-529
521-529
Структурное разнообразие и фазовые переходы в боратах со смешанной валентностью Mg2-xMn1+xBO5 (0.0 < x ≤ 0.4)
Аннотация
Монои поликристаллические образцы оксиборатов Mg2-xMn1+xBO5 (x = 0.0, 0.2, 0.4) получены впервые методами спонтанной кристаллизации из раствора–расплава и твердофазной реакцией. Иcследования рентгеновской дифракции показали, что с ростом концентрации марганца соединения кристаллизуются в ряду людвигит (пр.гр. Pbam) – халсит (пр.гр. P2/m) – ортопинакиолит (пр.гр. Pbam) и относятся к семейству боратов “обойного типа 3Å”. Общей особенностью материалов является наличие октаэдрических комплексов (стенок), построенных из четных кристаллографических позиций, заполненных ионами марганца со смешанной валентностью. Исследования статической намагниченности и теплоемкости соединений состава Mg2-xMn1+xBO5 (x = 0.0, 0.2, 0.4), выполненные впервые, показали, что при охлаждении возникают магнитные переходы, связанные с упорядочением нескольких магнитных подсистем
Письма в Журнал экспериментальной и теоретической физики. 2024;120(7-8):530-538
530-538
Связанные состояния магнитных скирмионов высокого порядка и сверхпроводящего вихря Пирла
Аннотация
Показано, что поля рассеяния сверхпроводящего вихря Пирла могут формировать связанные состояния с магнитными скирмионами высокого порядка за счет орбитальных эффектов неоднородного магнитного поля. По аналогии с недавними результатами для скирмионов с топологическим зарядом |Q| = 1 [E. S. Andriyakhina, S. Apostoloff, and I. S. Burmistrov, Pis’ma v ZhETF 116, 801 (2022)], в таких связанных состояниях центры магнитных скирмионов высокого порядка могут быть смещены относительно центра сверхпроводящего вихря на некоторое расстояние. Показано, что для простейших магнитных скирмионов высокого порядка с |Q| = 2 действующие на магнитные скирмионы высокого порядка пандеромоторные силы всегда стремятся сформировать некоаксиальные связанные состояния.
Письма в Журнал экспериментальной и теоретической физики. 2024;120(7-8):539-546
539-546
Coulomb correlations and the electronic structure of bulk V2Te2O
Аннотация
The effect of Coulomb correlations on the electronic structure of bulk van der Waals material V2Te2O is studied by the charge self-consistent density functional theory and dynamical mean-field theory method. Our results show a significant correlation-induced renormalization of the spectral functions in the vicinity of the Fermi energy which is not accompanied by a transfer of the spectral weight to Hubbard bands. The computed quasiparticle effective mass enhancement m*/m for the V 3d states varies from 1.31 to 3.32 indicating an orbital-dependent nature of correlation effects and suggests an orbital-selective formation of local moments in the V 3d shell. We demonstrate that taking into account of Coulomb interaction between the V 3d electrons yields the electronic specific heat coefficient γ= 26.94mJK-2 mol-1 in reasonable agreement with the experiment. We show that the strength of Coulomb correlations is sufficient to trigger a band shift along the Z − Г − X path of the Brillouin zone leading to a collapse of the electronic Fermi surface pocket centered on the Г − Z direction predicted by density functional theory.
Письма в Журнал экспериментальной и теоретической физики. 2024;120(7-8):547-549
547-549
Реконструкция двумерных турбулентных течений и их параметров с помощью физически-информированных нейронных сетей
Аннотация
Определение параметров системы и полного состояния потока на основе ограниченных измерений скорости может быть чрезмерно трудоемким при использовании классических алгоритмов ассимиляции данных. В этой работе мы применяем алгоритмы машинного обучения для решения этой проблемы. В качестве примера мы рассматриваем умеренно турбулентное течение жидкости, возбуждаемое стационарной силой и описываемое двумерным уравнением Навье–Стокса с линейным трением о дно. Основываясь на плотных во времени, разреженных в пространстве и, вероятно, зашумленных данных о скорости, мы с высоким пространственным разрешением реконструируем поле скорости, восстанавливаем давление и внешнюю силу с точностью до гармонической функции и ее градиента, соответственно, а также определяем неизвестные вязкость жидкости и коэффициент трения о дно. Валидация метода производится путем анализа среднеквадратичных ошибок реконструкций и их энергетических спектров. Мы исследуем зависимость этих метрик от степени разреженности и зашумленности исходных измерений скорости. Наш подход основан на обучении физически-информированных нейронных сетей путем минимизации функции потерь, которая штрафует за отклонение от предоставленных данных и нарушение физических уравнений. Предлагаемый алгоритм извлекает дополнительную информацию из измерений скорости, потенциально расширяя возможности методов PIV/PTV.
Письма в Журнал экспериментальной и теоретической физики. 2024;120(7-8):627-635
627-635
Ограничение на относительную вероятность распада K+ → π0π0π0e+ν
Аннотация
Сотрудничеством ОКА предпринят поиск распада K+ → π0π0π0e+ν на статистике 3.65 ×109 распадов K+. Распад не обнаружен. Поставленое ограничение BR(K+ → π0π0π0e+ν) < 5.4 × 10-8 90% CL в 65 раз лучше приведеного в таблице частиц.
Письма в Журнал экспериментальной и теоретической физики. 2024;120(7-8):578-582
578-582
Критическая температура и параметр порядка в сверхпроводящих гетероструктурах с учетом ненулевой константы связи в полидоменном ферромагнетике
Аннотация
Изучено сверхпроводящее состояние в гетероструктурах, содержащих слои сверхпроводника (S) и ферромагнетика (F), расщепленного на домены с учетом дальнодействующего электрон-электронного взаимодействия в ферромагнитном слое. Вычислены критическая температура и пространственное распределение параметра порядка для различных гетероструктур. Рассчитаны различные варианты спиновых клапанов, в том числе клапан, основанный на уединенной возвратной сверхпроводимости в асимметричных F/S/F системах. В зависимости критической температуры S/F/S системы от толщины ферромагнитного слоя наблюдается смещение минимума из-за наличия доменной структуры. Получено состояние с чередующимися знаками фазы сверхпроводящего параметра порядка в одном из сверхпроводящих слоев на фоне доменных стенок. В F/S/F системах чередование знака фазы также возможно на краю одного из ферромагнитных слоев за счет чередования направления намагниченности. Обсуждается возможность использования чувствительности фазы параметра порядка к магнитным неоднородностям для создания управляемого джозефсоновского 0-π контакта.
Письма в Журнал экспериментальной и теоретической физики. 2024;120(7-8):636-643
636-643
Генерация второй гармоники, сопровождаемая формированием высокоинтенсивных световых пуль
Аннотация
Аналитически исследована возможность формирования двухчастотной световой пули в режиме генерации второй гармоники при учете фокусирующей керровской нелинейности. Показано, что в условиях реализации фазового и группового синхронизмов и отсутствия дисперсии групповой скорости на частоте второй гармоники устойчивая световая пуля может сформироваться при ограничении сверху на ее интенсивность, а также ограничениях снизу на временную длительность и апертуру.
Письма в Журнал экспериментальной и теоретической физики. 2024;120(7-8):583-589
583-589
Спектры пропускания инфракрасного излучения в TiS3: край фундаментального поглощения, фононы и экситоны
Аннотация
Исследованы спектры пропускания инфракрасного и видимого излучения монокристаллическими вискерами TiS3 при разных поляризациях света в диапазоне температур от комнатной до гелиевой. Определены абсолютные значения коэффициента поглощения. В области дальнего инфракрасного излучения наблюдались неизвестные ранее фононные моды. Изучена зависимость ширины запрещенной зоны E g от температуры и показано, что E g увеличивается на 50 мэВ при охлаждении от 300 до 5К. Сравнение спектров, снятых при разных направлениях поляризации, указывает на анизотропию оптической щели. Ниже ∼150К обнаружен пик поглощения с энергией 1.28 эВ, который объясняется возбуждением экситонов.
Письма в Журнал экспериментальной и теоретической физики. 2024;120(7-8):590-597
590-597
Матрица корреляций градиентов фазы световой волны как способ измерения основных параметров турбулентности
Аннотация
Дифракция световой волны на флуктуациях показателя преломления в турбулентной среде приводит к ее искажениям. Их анализ позволяет извлечь основные параметры турбулентности. В настоящей работе мы предлагаем новый метод, основанный на измерениях корреляционной функции градиентов фазы световой волны, который позволяет независимо находить параметр Фрида r0 и затем внешний масштаб турбулентности L0. Метод успешно протестирован на данных измерений, полученных при прохождении лазерного излучения через газовую среду с искусственно созданной турбулентностью.
Письма в Журнал экспериментальной и теоретической физики. 2024;120(7-8):598-604
598-604
Неравновесный нагрев электронов, плавление и модификация нанопленки никеля ультракоротким импульсом терагерцового излучения
Аннотация
Методом фемтосекундной интерференционной микроскопии с временным разрешением 10-13 с проведены исследования динамики изменения оптических свойств пленки никеля толщиной 25 нм на стеклянной подложке при ее возбуждении субпикосекундным импульсом терагерцового излучения с напряженностью поля 11МВ/см. Результаты измерений комплексного коэффициента отражения и диэлектрической проницаемости в видимом диапазоне спектра свидетельствуют о неравновесном нагреве электронной подсистемы никеля до нескольких тысяч градусов, который сопровождается индуцированным увеличением отражения в момент воздействия и последующим плавлением спустя 5–10 пс. Исследование морфологии модифицированной поверхности методами сканирующей электронной и зондовой микроскопии свидетельствует о локальном плавлении нанопленки и ее деламинации от подложки при данном значении напряженности поля.
Письма в Журнал экспериментальной и теоретической физики. 2024;120(7-8):605-614
605-614
Влияние анизотропии на исследование критического поведения спиновых моделей методами машинного обучения
Аннотация
В статье мы применили глубокую нейронную сеть для изучения вопроса переносимости знания между моделями статистической механики. Был проведен следующий компьютерный эксперимент. Сверточная нейронная сеть была обучена для решения задачи бинарной классификации моментальных снимков расположения спинов модели Изинга на двумерной решетке. При тестировании на вход нейронной сети подавались моментальные снимки расположения спинов модели Изинга на решетке с диагональными ферромагнитными и антиферромагнитными связями. По выходам тестируемой сети были получены оценки вероятности принадлежности образцов к парамагнитной фазе. Анализ этих вероятностей позволил оценить критическую температуру и критический показатель корреляционной длины. Выяснилось, что при слабой анизотропии нейронная сеть удовлетворительно предсказывает точку перехода и значение показателя корреляционной длины. Сильная анизотропия приводит к заметному отклонению предсказанных величин от точно известных. Качественно сильная анизотропия связана с наличием осцилляций корреляционной функции выше температуры возникновения беспорядка по Cтефенсону и дальнейшим приближением к точке полностью фрустрированного случая.
Письма в Журнал экспериментальной и теоретической физики. 2024;120(7-8):644-649
644-649
Lyapunov exponents in fundamental models of nonlinear resonance
Аннотация
The problem of analytical estimation of the Lyapunov exponents and Lyapunov timescales of the motion in multiplets of interacting nonlinear resonances is considered. To this end, we elaborate a unified framework, based on the separatrix map theory, which incorporates both an earlier approach for the first fundamental model of perturbed resonance (given by the perturbed pendulum Hamiltonian) and a new one for its second fundamental model (given by the perturbed Andoyer Hamiltonian). Within this framework, new accurate estimates for the Lyapunov timescales of the inner and outer subsystems of the Solar planetary system are presented and discussed.
Письма в Журнал экспериментальной и теоретической физики. 2024;120(7-8):650-650
650-650
Поправка
Аннотация
В статье Сидельников М.С. и др., “Прямое наблюдение пиннинга вихрей Абрикосова в пространственно неоднородном кристалле EuRbFe4As4” (Письма в ЖЭТФ 119(7), 518 (2024)) – неверно указан номер гранта в разделе “Финансирование работы”. Верно: Рост кристаллов выполнен в рамках гранта Российского научного фонда #23-12-00307 с использованием оборудования Центра коллективного пользования Физического института им. П.Н.Лебедева Российской академии наук.
Письма в Журнал экспериментальной и теоретической физики. 2024;120(7-8):651-651
651-651