отчет об исследованиях по тематике, относящейся к компетенции Отделения ядерной физики РАН
отчет сектора взаимодействия радиоволн с плазмой
отчет сектора теории сверхпроводимости
отчет сектора теории твердого тела
отчет сектора теоретической биофизики
отчет сектора квантовой теории поля и квантовой статистики
отчет сектора теории элементарных частиц
отчет сектора физики высоких энергий
|
Отчет группы советника РАН В.Гинзбурга |
Сектор состоит из 10 научных сотрудников, из которых 3 являются докторами
физ.-мат.наук и 7 кандидатами физ.-мат.наук, один сотрудник является
членом ОЯФ РАН - академик В.Л.Гинзбург.
В секторе проходит обучение 1 аспирант.
Опубликовано или принято к печати 24 научных статьи сотрудников сектора;
сотрудники принимали участие в 4 международных конференциях (сделано 4 доклада)
Основные научные результаты, полученные в 2002 г.:
- Опубликована в УФН статья "Несколько замечаний об излучении зарядов и мультиполей,
равномерно движущихся в среде". Опубликована статья "О некоторых успехах физики и
астрономии за последние три года" (УФН, частично в журнале "Земля и Вселенная",
краткое содержание будет в Трудах 3-ей международной Сахаровской конференции по
физике). Опубликовано около 20 статей в мемориальных сборниках, журналах и газетах,
посвященных некоторым вопросам истории науки,проблемам пропаганды науки и борьбы
с лженаукой,а также проблемам атеизма и антирелигиозной пропаганды. (В.Л.Гинзбург)
- Существующая в течение двух десятилетий проблема различия между радиальным
распределением ядер космических лучей и распределением их вероятных источников
в диске (сверхновых, пульсаров и т.д.) была объяснена эффектами распространения
частиц в Галактике. Показано, что этот эффект естественно возникает, если при
гидродинамическом описании системы корректно учтена передача момента от
космических лучей к фоновой плазме через механизм возбуждения МГД-волн. В рамках
этой самосогласованной схемы показано, что в системе возникает интенсивный конвективный
перенос плазмы и космических лучей (галактический ветер). Существенным моментом
данной модели является то, что эффективное время жизни космических лучей в диске
минимально там, где максимальна концентрация источников космических лучей. Этот
"эффект компенсации" приводит к квази-однородному распределению космических лучей в
галактическом диске.
Указанный результат оказывается крайне важным для интерпретации наблюдательных
данных. Наши исследования показывают, что, видимо, такое предположение не является
корректным, и в Галактике имеются значительные пространственные флуктуации этих
параметров. Поэтому оценки характеристик распространения космических лучей
на основе "глобальных" характеристик: например, распределения диффузного гамма
или радио излучения, при их некорректной интерпретации может привести к
неправильным результатам. (В.А.Догель)
- Проанализирована природа диффузного излучения из галактического диска, которая
в течение трех десятков лет является загадочной. Существовавшие до сих пор
модели были не в состоянии объяснить поток жесткого рентгена из галактического
диска. Анализ различных физических моделей с неизбежностью приводил к выводу о
том, что для генерации этого пока необходима мощность источников на один-два
порядка превышающая светимость сверхновых звезд - самых мощных галактических
источников. Нами было показано, что эта энергетическая проблема может быть
разрешена, если излучение идет непосредственно из области ускорения частиц. Из
анализа кинетических уравнений было показано, что в этом случае эффективность
генерации рентгеновских фотонов выше, чем в прочих случаях. В рамках этой
модели удается разрешить и другие проблемы рентгеновского потока, такие как:
многотемпературный профиль излучения, гидродинамическую устойчивость плазмы в
галактическом диске, ширину рентгеновских линий, которая существенно превышает
тепловую и т.д. Ключевым моментом данной модели является наличие избытка
квази-тепловых частиц возникающих под воздействием ускорительных механизмов. В
результате степень ионизации ядер фоновой плазмы оказывается более высоким, чем
следует из величины ее температуры. (В.А.Догель)
- Проанализирована природа радио и рентгеновского излучения из скопления галактик
Кома. Было показано, что в случае непосредственно ускорения электронов в
межгалактическом пространстве механизм рентгеновского излучения - тормозные
потери субрелятивистких электронов, Если же электроны инжектируются в
пространство источниками, то это излучение генерируется релятивисткими
электронами за счет их Комптоновских потерь. (В.А.Догель)
- Развита теория для джозефсоновского тока в контактах
сверхпроводник-ферромагнетик-сверхпроводник, учитывающая различие между амплитудами
отражения (преломления) для квазичастиц со спинами вверх и вниз. Показано, что с
изменением температуры в таких контактах может произойти 0-pi переход только в
случае сильной спин-активности ферромагшнитного барьера. При этом, в частности,
обе энергии андреевских связанных состояний в одном спиновом канале должны быть
отрицательны, а в другом положительны. Тогда только один спиновый канал вносит
вклад в джозефсоновский ток при нулевой температуре. При температуре 0-pi перехода
два спиновых канала существенно компенсируют друг друга и могут привести к
заметному минимуму критического тока в туннельных контактах. Минимальный критический
ток квадратичен по малой прозрачности и содержит первую и вторую гармоники одного
порядка величины.
Далее исследован джозефсоновский ток в контактах с трехслойной границей раздела
ферромагнетик-изолятор-ферромагнетик. Найдены спектры и спиновые структуры связанных
на границе раздела когерентных состояний квазичастиц, при конечной прозрачности
изоляционного барьера и произвольном угле разориентировки намагниченностей, лежащих
в плоскости ферромагнитных слоев трехслойной прослойки. Показано, что джозефсоновский
ток в квантовых точечных контактах с рассматриваемой прослойкой может немонотонно
зависеть от угла разориентировки намагниченностей. Такое характерное поведение имеет
место, если в частном случае параллельных намагниченностей слоев pi-состояние является
равновесным состоянием контакта. (Ю.С.Бараш)
- Используя численные методы, найдены решения нелинейных одномерных уравнений
Гинзбурга-Ландау, описывающие фазовые переходы первого и второго рода (а также
гистерезисные явления ) в мезоскопических цилиндрах и пластинах, сделанных из
сверхпроводников с произвольными значениями параметра "каппа". (Г.Ф.Жарков)
- Начата работа по изучению разрушения когерентности за счет взаимодействия в
Ферми-системах при низких температурах. Получена общая формула,выражающая матрицу
плотности Ферми-системы через сумму одночастичных функциональных интегралов. Показано,
что соответствующим образом определенная спектральная плотность одновременно описывает
как поведение Ферми-системы (распределение частиц по импульсам), так и поведение
изолированной частицы в эффективном диссипативном окружении. Проведен расчет
спектральной плотности в приближении квадратичного диссипативного ядра в одночастичных
действиях. (С.М.Апенко)
- Совместно с А.Д.Заикиным рассмотрены поправки к шуму мезоскопического рассеивателя,
обусловленные электрон-электронным взаимодействием. Предполагалось, что сопротивление
рассеивателя много меньше h/e2.
Также было рассчитано поле магнитного пробоя гибридной структуры нормальный
металл-сверхпроводник, при котором исчезает диамагнетизм нормального слоя,
обусловленный эффектом близости со сверхпроводником. Хотя линейный отклик
при малых полях и нулевой температуре не зависит от прозрачности барьера
между нормальным металлом и сверхпроводником, учет нелинейной зависимости тока
от поля приводит к тому,что поле магнитного пробоя оказывается пропорциональным
прозрачности барьера. (А.В.Галактионов)
- Исследовался вопрос о гравитационной динамике облаков темной материи, входящих
в состав гало Галактики. Решена задача об изменении функции распределения
частиц темной материи в облаке в результате пролета сквозь него звезды.
Вычислена средняя скорость потери массы облаком при пролете звезды в зависимости
от параметров облака и его орбиты. Исследуется процесс роста сверхмассивной
черной дыры в центре Галактики за счет поглощения частиц темного вещества из гало.
Конкретно : идет работа над определением влияния столкновений со звездами на
диффузию частиц темной материи по угловому моменту и энергии. Вычислены
коэффициенты диффузии при малых моментах для некоторого модельного распределения звезд.
(М.И.Зельников)
- Изучается задача о гидродинамическом описании двух и/или многокомпонентной космической
среды. Для двухкомпонентной среды ситуация очень похожа на двухскоростную
гидродинамику, описывающую сверхтекучий гелий-4. По аналогии с упомянутой выше
гидродинамикой сверхтекучего гелия можно получить различные волновые моды (типа, скажем,
обычного и второго звуков). В космической гидродинамике рассматриваемого типа это
связано с возмущениями плотности и энтропии. Соответственно для разных компонент
среды, если их считать квазинезависимыми, получаются разные джинсовские масштабы.
В действительности же возникает ряд вопросов об устойчивости различных мод. Еще
одна важная проблема связана с существованием и устойчивостью нескольких волновых мод
на фоне расширения Вселенной, если речь идет о масштабах больших галактических. (Ю.М.Брук)
- Исследовались особенности кондактанса туннельных SIN- и SIS-контактов с киральными
сверхпроводниками. (А.М.Бобков)
- Изучалось влияние нелокальности отклика квазичастиц на нелинейный эффект Мейсснера в
сверхпроводниках с d-спариванием. (М.С.Каленков)
- Изучались свойства контактов сверхпроводников с магнитными прослойками. (И.В.Бобкова)
Результаты, предлагаемые для включения в годовой отчет академика-секретаря:
Изучены самосогласованные решения нелинейных уравнений Гинзбурга-Ландау,
описывающие поведение мезоскопических сверхпроводников (тонкий цилиндр и
тонкая пластина), помещенных в продольное магнитное поле H. Найдено, что
достаточно тонкий цилиндр (когда в нем нет вихрей) может находиться в
нескольких сверхпроводящих состояниях. Найдены критические поля H1,
H2, Hp, Hi, Hr), при которых
происходят переходы первого и
второго рода между различными сверхпроводящими состояниями цилиндра, как
функции от радиуса цилиндра R и параметра kappa теории ГЛ. Описаны
гистерезисные явления, возникающие при переходах мезоскопического цилиндра
из нормального в сверхпроводящие состояния в уменьшающемся магнитном поле.
Предсказаны скачки намагниченности, возникающие при переходах между
различными безвихревыми состояниями цилиндра. Описан парамагнитный эффект
Мейсснера, возникающий в том случае, когда на оси цилиндра присутствует
произвольное число m квантов потока. Обсуждена связь между результатами
самосогласованного подхода и линеаризованной теорией. Показано, что в пределе
$\kappa\to 1/\sqrt{2}$ и $R\gg\lambda$ (lambda - лондоновская глубина
проникновения) самосогласованное решение (отвечающее так называемому
метастабильному p-состоянию) совпадает с аналитическим решением, найденным
из вырожденных уравнений Богомольного. (Аналогичные результаты получены для
плоской пластины толщиной D.) Проведенное исследование представляет большой
интерес в связи с перспективой создания измерительных устройств на основе
мезоскопических сверхпроводников. (Г.Ф.Жарков)
Проекты, выполнявшиеся в 2002 году:
- РФФИ № 00-15-96697 (проект поддержки ведущих научных школ)
Руководитель: В.Л.Гинзбург (участвуют все сотрудники группы)
- РФФИ № 01-02-17829
Руководитель: В.Л.Гинзбург (участвуют 4 сотрудника)
- РФФИ № 02-02-16643
Руководитель: Ю.С.Бараш (участвует 1 сотрудника и один аспирант)
- РФФИ № 02-02-16825
Руководитель: Г.Ф.Жарков
- Минпромнауки РФ, тема "Управляемая сверхпроводимость";
Госконтракт ИФФТ РАН с Минпромнауки РФ. Руководитель группы ОТФ,
участвующей в теме, В.Л.Гинзбург. В составе группы - сотрудники
группы, а также сектора теории сверхпроводимости ОТФ.
Преподавание:
- В.Л.Гинзбург - профессор, заведующий кафедрой проблем физики и астрофизики МФТИ,
- Ю.С.Бараш - доцент, зам. заведующего кафедрой проблем физики и астрофизики МФТИ,
читает 2 курса лекций
- М.И.Зельников - доцент кафедрой проблем физики и астрофизики МФТИ, читает 2 курса лекций
- Ю.М.Брук - доцент кафедрой проблем физики и астрофизики МФТИ, читает 2 курса лекций
- В.А.Догель - профессор кафедрой проблем физики и астрофизики МФТИ, читает 2 курса лекций
Участие в конференциях:
- Коллоквиум Института Макса Планка, Гархинг, Германия;
В.А.Догель (доклад);
- Конференция по рентгеновской астрономии, сентябрь 2002 г., Сантандер, Испания;
В.А.Догель (доклад);
- The First International Workshop on the Symmetry in Macroscopic Quantum
States-Quantitative Experiments and Theory, 21-23 апреля 2002 г., Германия
Ю.С.Бараш (доклад);
- Third International Sakharov Conference on Physics, 24-29 июня 2002 г., Москва,
В.Л.Гинзбург (доклад)
Список литературы, опубликованной и принятой в печать
в иностранных журналах в 2002 году:
- Barash Yu.S., Bobkova I.V.
"Interplay of spin-discriminated Andreev bound states forming the 0-pi
transition in Superconductor-Ferromagnet-Superconductor Junctions",
Phys.Rev.B65, 144502, 2002;
- Barash Yu.S.,Bobkova I.V., Kopp T.
"Josephson current in S-FIF-S junctions: nonmonotonic dependence on misorientation angle",
Phys.Rev.B66, 140503 (R), 2002;
- Dogiel V.A, Schoenfelder V., Strong A.V.
"Nonthermal hard X-Ray emission from the Galactic Ridge",
Astronomy ana Astrophysics, v.382, pp.730-746, 2002;
- Breitschwerdt D., Dogiel V.A.,Voelk H.J.
"The gradient of diffuse gamma-ray emission in the Galaxy",
Astronomy and Astrophysics, v.385, pp.216-238, 2002;
- Dogiel V.A., Schoenfelder V., Strong A.W.
"Bremsstrahlung X-Ray emission from the galactic ridge",
Proc. of Symp. New centuary of X-Ray astronomy, eds. Inoue H., Kunieda H., p.296, 2002;
- Dogiel V.A.,Schoenfelder V., Syrong A.W.
"The Cosmic-Ray Luminosity of the Galaxy",
Ap.J.Letts., v.572, issue 2, pp.L157-L159;
- Dogiel V.A.,Inoue H.,Masai K.,Schoenfelder V.,Strong A.W.
"The Origin of diffuse X-Ray emission from the Galactic ridge,
part 1. Energy output of particle sources",
Astrophys.Journ., December 20, 2002;
- Masai K., Dogiel V.A.,Inoue H., Schoenfelder V.,Strong A.W.
"ibid, part 2. Nonequilibrium emission due to In-Situ accelerated electrons",
Astrophys.Journ., December 20, 2002;
- Dogiel V.A.,Masai K., Inoue H.,Schoenfelder V.,Strong A.W.
"The Origin of X-Ray Flux from the Galactic Ridge",
Astonomische Nachrichten, accepted;
- Liang H.,Dogiel V.A., Birkinshaw M.
"The origin of radio haloes and non-thermal emission in clusters of galaxies",
Monthly Notices of Royal Astronomical Society, accepted;
- Galaktionov A.V., Zaikin A.D.
"Quantum interference and supercurrent in multiple-barrier proximity structures",
Phys.Rev.B65, 184507, 2002;
- Zharkov G.F.
"Oncet of superconductivity and hysteresis in magnetic field for a long cylinder
as obtained from a self-consistent solution of Ginzburg-Landau equations",
Journ. of Low Temp.Phys., v.128, 87, 2002;
- Zharkov G.F.
"First and second order phase transitions and magnetic hysteresis in a superconducting plate",
Journ. of Low Temp.Phys., in press
Список литературы, опубликованной и принятой в печать
в российских журналах в 2002 году:
- Гинзбург В.Л.
"Несколько замечаний об излучении зарядов и мультиполей, равномерно движущихся в среде",
УФН, т.172, 373, 2002;
- В.Л.Гинзбург
"О некоторых успехах физики и астрономии за последние три года",
УФН, т.172, 213, 2002;
- В.Л.Гинзбург
"Памяти С.И.Сыроватского", Сб.статей, в печати;
- В.Л.Гинзбург, И.Л.Фабелинский
"Еще раз к истории открытия комбинационного рассеяния света",
Вестник РАН, в печати
- Бобков А.М.
"Особенности кондактанса туннельных SIN и SIS -контактов с киральными сверхпроводниками",
Письма в ЖЭТФ, т.75, 455, 2002;
- Каленков М.С.
"Влияние нелокальности отклика квазичастиц на нелинейный эффект Мейсснера в
сверхпроводниках с d-спариванием",
ЖЭТФ, т.122, 404, 2002;
- Зельников М.И., Васильев Е.А.
"Влияние звезд гало Галактики на потери частиц облаком темного вещества",
Препринт ФИАН, номер 56, Москва, 2001;
- Жарков Г.Ф., Жарков В.Г., Цветков А.Ю.
"Самосогласованные решения уравнений Гинзбурга-Ландау и сверхпроводящие краевые
состояния в магнитном поле",
КСФ, 11, с.35, 2001;
- Жарков Г.Ф., Жарков В.Г., Цветков А.Ю.
"Одномерные решения уравнений Гинзбурга-Ландау для сверхпроводящего цилиндра в магнитном поле"
КСФ, 12, с.31, 2001;
- Цветков А.Ю., Жарков Г.Ф., Жарков В.Г.
"Сверхпроводящая пластина в магнитном поле",
КСФ, 2, с.42, 2002;
- Жарков Г.Ф.
"О зарождении сверхпроводимости и гистерезисе в цилиндрическом сверхпроводнике первого рода",
ЖЭТФ, т., 600, 2002
Публикация книг:
- В.Л.Гинзбург
"О науке, о себе и о других", (третье издание, переработанное и дополненное), 2002
|
