Успехи физических наук

Атом в интенсивных лазерных полях: от генерации когерентного коротковолнового излучения к нелинейным свойствам газовой среды

Tue, 30 Sep 2025 21:00:01 GMT

К.В. Львов, С.Ю. Стремоухов

Взаимодействие интенсивных лазерных полей с веществом сопровождается множеством явлений: от генерации когерентного излучения различных спектральных диапазонов (от терагерцового до мягкого рентгеновского) до создания пучков ускоренных заряженных частиц и микромодификации объёма и поверхности различных образцов. Для описания такого многообразия явлений к настоящему времени развит ряд теоретических подходов, которые, используя различные приближения к описанию данной сложной нелинейной задачи, позволяют объяснять некоторые конкретные аспекты такого взаимодействия. Развитые теоретические подходы рассматривают его как на микроскопическом уровне, изучая особенности взаимодействия одиночных атомов с лазерными полями, так и на макроскопическом, при котором анализируются нелинейные восприимчивости, описывающие нелинейную поляризацию среды при распространении лазерного излучения в ней. В настоящей работе представлен обзор некоторых наиболее часто применяющихся теоретических подходов к описанию отклика среды на микроскопическом (квантово-механическом) уровне, а также различные методы управления свойствами генерируемого когерентного излучения. Описана модель газовой среды, которая, с одной стороны, учитывает особенности отклика одиночных атомов, а с другой стороны, позволяет учесть эффекты фазового и квазифазового согласования при генерации излучения. Проанализировано влияние параметров среды на эффективность генерации и поляризационные свойства генерируемого излучения как в условиях фазового, так и квазифазового согласования. Представлено детальное описание аналитического метода расчёта нелинейной восприимчивости газовой среды. Полученные значения нелинейной восприимчивости среды произвольного порядка могут быть полезными при численном расчёте распространения лазерного излучения в веществе. Проанализированы различные каналы генерации излучения при вариации параметров лазерного поля.

Мемристоры для нейроморфных вычислительных систем: основные параметры и способы их оптимизации

Mon, 22 Sep 2025 21:00:02 GMT

А.С. Ильин, А.Н. Мацукатова, М.Н. Мартышов, А.В. Емельянов, В.В. Рыльков, В.А. Демин, П.А. Форш, П.К. Кашкаров, М.В. Ковальчук

В последние годы в научном сообществе сохраняется высокий интерес к нейроморфным вычислительным системам на основе мемристивных устройств, благодаря их уникальным преимуществам. В то же время, несмотря на наличие большого многообразия мемристоров, пока ещё не создано устройство с оптимальными характеристиками для использования в нейроморфных вычислениях. В статье представлены сведения об основных видах и параметрах мемристивных устройств. Рассмотрены мемристоры, переключающиеся по механизмам изменения валентности, электрохимической металлизации, фазового перехода, сегнетоэлектрического туннельного и спин-туннельного эффектов. Проанализированы основные характеристики, достоинства и недостатки каждого вида мемристоров. Представлены основные пути совершенствования характеристик мемристоров, связанные с оптимизацией состава и структуры мемристивных устройств, схемотехническими и алгоритмическими решениями.

Запуск коллайдера NICA и формирование в нём первых пучков тяжёлых ионов

Wed, 11 Mar 2026 21:00:03 GMT

А.В. Бутенко, В.А. Лебедев, Е.М. Сыресин, Г.В. Трубников

Обсуждаются результаты сеанса №1 на ускорительном комплексе NICA, включающие в себя работы по формированию пучков и модернизации оборудования инжекционного комплекса, технологический запуск систем Коллайдера и его инженерной инфраструктуры, включая запуск масштабной системы криогенного обеспечения комплекса, технические детали первого пучкового сеанса на коллайдере NICA и оптимизацию циркуляции пучков ядер ксенона, достигнутые интенсивности и другие измеренные характеристики пучков в Коллайдере. Первая циркуляция пучка ядер ксенона в нижнем кольце Коллайдера была получена 11 января 2026 г., 12 февраля была достигнута одновременная циркуляция встречных пучков ядер ксенона в кольцах Коллайдера, в ходе которой была обеспечена одинаковая частота обращения сгустков частиц в каждом из его колец и синхронизация их прохождения в точке встречи в области детектора МPD.

Компактный источник нейтронов DARIA в стратегии развития нейтронных исследований

Wed, 11 Mar 2026 21:00:04 GMT

Т.В. Кулевой, С.В. Григорьев, Н.А. Коваленко, К.А. Павлов, Е.В. Москвин, Н.А. Григорьева, Е.А. Кравцов, В.А. Скалыга, И.В. Изотов, Г.Н. Кропачев, А.Л. Ситников, Н.В. Мушников, Л.В. Кравчук

К настоящему времени разработаны научные и технологические основы российского компактного источника нейтронов DARIA (Dedicated for Academic Research and Industrial Applications) на основе линейного протонного ускорителя с энергией 13 МэВ. Источник DARIA предназначен для создания пучков тепловых и холодных нейтронов для нейтронных установок. На базе проекта DARIA предлагается стратегия развития импульсных источников нейтронов: 1) мультиплицирование источника DARIA в части углублённой специализации нейтронных установок, 2) увеличение мощности источника DARIA до энергии протонов 30—70 МэВ, 3) разработка высокопоточного импульсного источника нейтронов на базе высокоинтенсивного, высокоэнергетичного (до 1 ГэВ) ускорителя протонов и каскадно-испарительной реакции.

Эффект сверхразрешения и критерий разрешимости для волн в анизотропных средах

Wed, 04 Mar 2026 21:00:05 GMT

Э.Г. Локк, С.В. Герус, А.В. Садовников

Обсуждается возможность решения проблемы по преодолению дифракционного предела в анизотропных средах. Экспериментально и теоретически продемонстрировано возникновение эффекта сверхразрешения, при котором отчётливая тень от точечного объекта наблюдается на расстояниях, значительно превышающих значения, полученные из критерия разрешимости Рэлея. В частности, на примере дифракции спиновых волн с длиной волны λ доказана возможность возникновения отчётливой тени от сквозного отверстия в ферритовой плёнке диаметром d < λ на расстоянии L ⪢ λ. Установлено, что сверхнаправленное распространение волны и сверхразрешающая тень от объекта возникают в направлении нормали к изочастотной зависимости волны в точке перегиба. Сформулирован критерий разрешимости, позволяющий проводить оценочные расчёты для волн в анизотропных средах и подтверждающий возможность возникновения в них эффектов сверхнаправленности и сверхразрешения.

От эллипсов Кеплера — к R-тороидам

Wed, 10 Sep 2025 21:00:06 GMT

Б.П. Кондратьев

Дан обзор новых направлений в современной небесной механике. Отправной точкой является кольцо Гаусса, гравитационный потенциал которого получен в аналитическом виде. Вместо оскулирующих кеплеровских элементов вводится набор новых переменных: это векторы Лапласа и Гамильтона, а также вектор орбитального углового момента тела. В линейном приближении получены уравнения эволюции в новых переменных, заменяющие классические уравнения Лагранжа. Метод тестирован на экзосистеме HD 206893. Рассматривается проблема конфайнмента колец вокруг малых небесных тел. Излагаются два новых подхода, основанных на двумерных (R-диск) и трёхмерных (R- тороид) обобщениях прецессирущих колец Гаусса. Методы проверены на решении задач по динамике звёздных колец в Галактике и вековой эволюции орбит в различных системах экзопланет.

Расчетное моделирование Z-пинчей

Tue, 12 Aug 2025 21:00:01 GMT

С.Ф. Гаранин, В.Ю. Долинский

Исследования развития "сосисочной" неустойчивости Z-пинча в МГД-приближении с учётом развития двумерной турбулентности показали, что развитие турбулентности препятствует формированию перетяжки с неограниченно уменьшающимся радиусом. При этом не происходит и генерации высоких напряжений вблизи оси, что могло бы способствовать формированию ионных пучков и генерации нейтронов за счёт ускорительного (beam—target) механизма. Таким образом, для описания генерации нейтронов в ускорительном механизме необходим учёт кинетических процессов формирования высоких напряжений в плазме. Двумерные МГД-расчёты с учётом кинетических процессов в феноменологической форме аномального сопротивления позволяют добиться для ряда конфигураций плазменного фокуса и Z-пинча с газовым напуском согласия с экспериментальными данными по току, напряжению и нейтронным измерениям. Двумерные кинетические расчёты плазменного фокуса, проведённые для конечной фазы формирования пинча, показывают согласие с экспериментальными данными по нейтронному выходу и распределению ионов в образующихся пучках и подтверждают, что аномальное сопротивление плазмы может быть обусловлено нижнегибридной неустойчивостью, что предполагалось в феноменологических МГД-расчётах, описывающих генерацию нейтронов в Z-пинче и плазменном фокусе.

Астрофизика и астрономия (Научная сессия Отделения физических наук Российской академии наук (ОФН РАН), 19 марта 2025 г.)

Tue, 13 May 2025 21:00:02 GMT

19 марта 20205 г. в 14:00 в здании Российской академии наук (г. Москва, Ленинский просп. 32А, 3 этаж, Синий зал) состоялась Научная сессия Отделения физических наук Российской академии наук (ОФН РАН) "Астрофизика и астрономия".
Объявленная на web-сайте ОФН РАН www.gpad.ac.ru повестка содержала следующие доклады:

Караченцев И.Д. (Специальная астрофизическая обсерватория РАН, Нижний Архыз, Карачаево-Черкесская Республика, Российская Федерация (РФ)). Проблемы космологии на малых масштабах Вселенной.
Сильченко О.К. (Государственный астрономический институт им. П.К. Штернберга Московского государственного университета (МГУ) им. М.В. Ломоносова, г. Москва, РФ) Происхождение морфологических типов галактик.
Моисеев А.В. (Специальная астрофизическая обсерватория РАН, Нижний Архыз, Карачаево-Черкесская Республика, РФ). Археология активности ядер галактик.
Вольвач А.Е. (Крымская астрофизическая обсерватория (КрАО) РАН, пос. Научный, Республика Крым, РФ). Исследование активных ядер галактик и областей звездообразования на РТ-22 КрАО.
Бикмаев И.Ф. (Казанский (Приволжский) Федеральный университет, г. Казань, РФ). Наземная оптическая поддержка наблюдений телескопа еРОЗИТА орбитальной обсерватории Спектр-РГ.
Зинченко И.И. (Институт прикладной физики им. А.В. Гапонова-Грехова РАН, Нижний Новгород, РФ). Актуальные задачи и перспективы миллиметровой и субмиллиметровой астрономии.

Обзоры и статьи, написанные на основе представленных докладов 1-4 и 6, публикуются далее в этом номере журнала Успехи физических наук (УФН) (см. [1-5]).

Проблемы космологии на малых масштабах Вселенной

Mon, 07 Jul 2025 21:00:03 GMT

И.Д. Караченцев

Перечислены шесть вызовов для стандартной космологической модели ΛCDM, которые возникают при сравнении её выводов с наблюдательными данными на масштабах ∼1 Мпк. Представлены различные параметры массивных и карликовых галактик в местной сфере радиусом 12 Мпк. Определены средние плотности звёздной массы и тёмной материи в зависимости от расстояния в местном объёме. Рассмотрены наблюдательные данные о величине и ориентации углового момента у близких галактик. Приведено сравнение оценок массы у системы галактик по движениям её внутренних (вириализованных) членов и окрестных галактик. Обсуждаются причины низкого значения плотности материи, Ω_m =0,08±0,02, в местной Вселенной по сравнению с глобальным значением Ω_m =0,30±0,02.

Происхождение морфологических типов галактик

Mon, 07 Jul 2025 21:00:04 GMT

О.К. Сильченко

Галактики в современной Вселенной имеют очень разные формы: это могут быть односоставные звёздные сфероиды (эллиптические галактики) или сложные системы, обладающие как компактными звёздными сфероидами в центре, так и протяжёнными плоскими звёздными дисками (спиральные и линзовидные галактики). С морфологией галактик коррелируют и другие их физические параметры: скорости вращения, современные темпы звездообразования, возраст звёздного населения. Вопрос происхождения морфологических типов галактик активно обсуждается специалистами все последние сто лет, и доминирующая парадигма всё время меняется. В последние годы, когда стало ясно, что главный фактор эволюции галактик — это постоянный приток вещества извне, именно со свойствами этой внешней аккреции, и с изменением режима аккреции на протяжении миллиардов лет эволюции Вселенной, стало возможно ассоциировать и происхождение морфологических типов галактик.

Археология активности ядер галактик

Sun, 31 Aug 2025 21:00:05 GMT

А.В. Моисеев, А. Аршинова, А.А. Смирнова

Существует достаточно много наблюдательных доказательств того, что активность сверхмассивных чёрных дыр в ядрах галактик носит транзиентный характер. Появился даже термин "археология активного ядра". Он подразумевает возможность восстановления истории активности (изменения со временем светимости ядра в различных диапазонах электромагнитного спектра) путём анализа того, как эта активность проявляла себя на галактических и внегалактических пространственных масштабах. Речь идёт о реликтовых радиоструктурах, газовых облаках, подсвеченных "ионизующим эхом" былой активности, и других подобных феноменах, включая пузыри Fermi/eROSITA. Нами представлен краткий обзор результатов изучения активности ядер галактик по их наблюдаемому воздействию на внутригалактическую и окологалактическую среду. Основное внимание уделяется оптическим наблюдениям конусов ионизации и свидетельствам переключения между излучающим (конусы ионизации) и кинетическим (радиоджеты) режимами активности.

Многочастотный радиомониторинг на РТ-22 в Симеизе: переменность, структура и гравитационно-волновые перспективы двойных сверхмассивных чёрных дыр и галактических киломазеров

Mon, 26 May 2025 21:00:06 GMT

А.Е. Вольвач, Л.Н. Вольвач, М.Г. Ларионов

На сегодняшний день 22-метровый радиотелескоп РТ-22 в Симеизе остаётся одним из лучших радиотелескопов в России и входит в число пяти ведущих радиотелескопов мира, работающих в миллиметровом диапазоне длин волн. С использованием РТ-22 сформирована уникальная база данных по переменности активных ядер галактик (АЯГ) в см- и мм-диапазонах длин волн, которая практически не имеет аналогов в мире. В рамках этих исследований выделен особый класс АЯГ, в которых наблюдается квазипериодичность в изменении излучения, — тесные двойные системы из сверхмассивных чёрных дыр (СМЧД), находящихся на поздних стадиях эволюции — близкой к слиянию. Статистический анализ показывает, что вследствие направленности излучения наблюдаются лишь около 1% таких объектов. Представлены результаты многолетнего многочастотного радиомониторинга ряда АЯГ с предполагаемыми двойными СМЧД: 3C273, 3C454.3, S50528+134 и AO 0235+164. На основе наблюдений предложена новая модель оценки параметров тесных двойных СМЧД, основанная исключительно на данных радиодиапазона. Проведён анализ энергетического баланса, показавший, что стандартная аккреция на одиночную СМЧД не объясняет наблюдаемую мощность излучения. Предложена альтернативная модель, в которой основное энерговыделение обусловлено прохождением вторичной СМЧД через общую аккреционную среду. Методология определения физических характеристик СМЧД включает проведение гармонического и вейвлет-анализов, определение масс компаньонов и их орбитальных характеристик. Показано, что исследуемые системы являются тесными двойными СМЧД с близкими по массе компонентами. Определены: самая массивная двойная чёрная дыра (в источнике 3C454.3) и самый мощный радиоисточник по барометрической светимости (блазар S50528+134, объект "Nimfa"). На радиотелескопе РТ-22 впервые в мировой практике зарегистрированы гигантские вспышки водяного мазерного излучения. Представлены результаты многолетнего мониторинга водяных киломазеров в галактических источниках IRAS 18316-0602 и W51 Main в спектральной линии 22,235 ГГц. Установлено, что источник IRAS 18316-0602 является самым мощным водяным киломазером в Галактике. Это открытие было включено в ежегодный доклад Российской академии наук Президенту Российской Федерации как одно из наиболее значимых достижений в области астрофизики за 2019 год. Подобные результаты получены впервые в мировой практике. Разработана методика оценки уровня гравитационного излучения от тесных двойных сверхмассивных чёрных дыр и тесных двойных звёздных систем. Определён уровень потока гравитационных волн, достигающего поверхности Земли от подобных источников, доступный для регистрации детекторами гравитационных волн International Pulsar Timing Array (IPTA). Это открывает новые возможности для развития наблюдательной гравитационной астрофизики и экспериментального подтверждения моделей слияния компактных объектов.

Интегральные адрон-ядерные сечения

Tue, 16 Sep 2025 21:00:01 GMT

А.В. Багуля, В.М. Гришин, В.Н. Иванченко

Адрон-ядерные сечения определяют развитие адронных ливней в веществе. В данной работе приводятся методы описания сечений в пакете программ Geant4, который является основным инструментом моделирования методом Монте-Карло экспериментов на Большом адронном коллайдере (БАК). Точность моделирования адронных процессов вносит вклад в систематические ошибки конечных измерений этих экспериментов. Для других приложений, включая моделирование на коллайдере NICA, обсуждаются методы параметризации адронных сечений, оцениваются точность сечений в пакете программ Geant4. Показано, что используемые параметризации применимы во всём диапазоне энергий от порога до сверхвысоких энергий на любых материалах, используемых в физических установках.

Сферически-симметричные подходы в теоретическом исследовании низкоразмерных магнетиков

Mon, 16 Jun 2025 21:00:02 GMT

А.Ф. Барабанов, В.Э. Валиулин, А.В. Михеенков, П.С. Савченков

Представлены основные идеи и некоторые важнейшие результаты сферически-симметричного самосогласованного подхода и ряда родственных теоретических алгоритмов. Эти методы позволяют исследовать низкоразмерные спиновые модели гейзенберговского типа, в том числе фрустрированные, при точном учёте теоремных (Мермина—Вагнера и Маршалла) ограничений, а также узельного спинового констрейнта. Таким образом, обходятся трудности, которые могут возникать при традиционном анализе низкоразмерных магнитных систем. Подход работает и в спин-псевдоспиновой модели, а также встраивается в более сложные конструкции при рассмотрении спиновых моделей со свободными носителями, таких как базовая и трёхзонная модели Хаббарда, t — J и s — d модели, решётка Кондо.

Анизотропия упругих свойств сильно нестехиометрических неупорядоченных кубических карбидов MC_y (M = Ti, Zr, Hf, Nb, Ta) и монооксидов MO_y (M = Ti, V, Nb)

Mon, 11 Aug 2025 21:00:03 GMT

С.И. Садовников, А.И. Гусев

В последние годы достигнут значительный прогресс в изучении анизотропии упругих свойств неупорядоченных нестехиометрических кубических карбидов MC_y (M = Ti, Zr, Hf, Nb, Ta) и монооксидов MO_y (M = Ti, V, Nb). Состав нестехиометрических кубических соединений MX_y (X = C, O) определяет их электронную структуру, механические (упругие) свойства и возможные области применения в современной технике. В настоящем обзоре обобщены последние достижения в полуэмпирической оценке упругих характеристик нестехиометрических кубических соединений. Впервые систематизированы основные результаты по зависимостям упругих констант c_ij от состава неупорядоченных нестехиометрических кубических карбидов MC_y (M = Ti, Zr, Hf, Nb, Ta) и монооксидов MO_y (M = Ti, V, Nb). Рассмотрено влияние нестехиометрии на упругую анизотропию карбидов и монооксидов. Показано, что максимумы и минимумы пространственных трёхмерных распределений упругих модулей обсуждаемых нестехиометрических кубических соединений наблюдаются в эквивалентных направлениях [±100], [0±10], [00±1] или направлениях [±1 ±1 ±1] соответственно. Установлено, что среди рассмотренных нестехиометрических соединений наибольшей анизотропией упругих свойств обладает кубический монооксид титана TiO_y, который по соотношению модулей сдвига и всестороннего сжатия является пластичным материалом. Предложена эмпирическая связь между константами упругой жёсткости c_ij нестехиометрических кубических карбидов MC_y и их температурой плавления.

Медленное скольжение по тектоническим разломам

Tue, 11 Nov 2025 21:00:04 GMT

А.А. Остапчук

Медленное скольжение является одним из механизмов релаксации накопленных в земной коре тектонических напряжений. Оно зафиксировано во многих сейсмоактивных зонах Земли, а его реализация сопровождается медленными землетрясениями. В работе представлен обзор современных представлений о физике медленного скольжения и рассмотрена пространственно-временная взаимосвязь медленного скольжения и обычных землетрясений. Открытие явлений медленного скольжения привело к переосмыслению нашего понимания физики деформационных процессов, протекающих в земной коре, и мотивирует разработать модель двухстадийного развития очага землетрясения, учитывающую инициирование на первой стадии медленного скольжения, которое на второй стадии трансформируется в быстрый разрыв.

Физические принципы фильтрации и устройство фильтров терагерцового излучения

Tue, 11 Nov 2025 21:00:05 GMT

А.К. Кавеев, Г.И. Кропотов

Рассмотрены основные физические принципы функционирования фильтров терагерцового излучения. Представлены основные типы фильтров: на основе поглощающих/рассеивающих материалов, метаматериалов (частотно-селективных поверхностей), интерференционные, поляризационные и ряд других. Описаны базовые принципы расчёта пропускания фильтров на основе матричных методов, а также решения уравнений Максвелла. Перечислены сферы применения ТГц-фильтров.

Нелокальность и несепарабельность квантовых и релятивистских систем

Tue, 12 Aug 2025 21:00:06 GMT

А.В. Белинский, И.И. Джадан

Обсуждается понятие нелокальности и её роль в нарушении неравенств Белла (НБ). Выявлена более слабая нелокальность по сравнению со "Spooky Action at a Distance" Альберта Эйнштейна, при этом не противоречащая принципам специальной теории относительности (СТО). Описан корреляционный статистический эксперимент с нарушением неравенства Клаузера—Хорна—Шимони—Хольта в СТО, при котором проявляется слабая нелокальность. Корреляция в таком эксперименте распространяется с бесконечной скоростью в собственной системе отсчёта измерительного прибора

108 лет освещаем успехи физики. К читателям журнала "Успехи физических наук"

Mon, 12 Jan 2026 21:00:01 GMT

ТермоЭДС в топологических изоляторах и двумерных полуметаллах на основе HgTe

Wed, 09 Apr 2025 21:00:02 GMT

Г.М. Гусев, З.Д. Квон, А.Д. Левин, Е.Б. Ольшанецкий, Н.Н. Михайлов

В последние годы были предприняты значительные усилия по исследованию влияния нетривиальной электронной топологии на термоэлектрические свойства материалов. В частности, топологические изоляторы и двумерные полуметаллы стали новым классом термоэлектрических материалов. Когда уровень Ферми находится в пределах запрещённой зоны, термоэлектрический транспорт в двумерных топологических изоляторах определяется в первую очередь одномерными геликоидальными краевыми состояниями, тогда как в трёхмерных топологических изоляторах транспорт определяется двумерными состояниями, которые существуют на поверхности материала. В настоящей работе сделан обзор результатов, полученных на квантовых ямах HgTe, уникальность которых заключается в том, что они сочетают в себе оптимальные характеристики топологических изоляторов и наиболее эффективных термоэлектрических материалов. Также рассмотрены термоэлектрические явления в двумерных полуметаллах на основе HgTe. Эти материалы имеют перекрывающиеся в энергетическом пространстве электронные и дырочные зоны, что приводит к сильному взаимному рассеянию между электронами и дырками, влияющему на термоэлектрический транспорт, и приводит к температурно-зависимому сопротивлению. Явления термоЭДС в двумерных полуметаллах рассматриваются с учётом эффектов диффузии и фононного увлечения. Кроме того, в обзоре обсуждаются двумерные полуметаллы Вейля с бесщелевым конусным спектром и их термоэлектрические свойства. Отмечается влияние сосуществования дираковских и тяжёлых дырок в валентной зоне на термоэлектрические свойства данного материала и перспективы его применения в термоэлектрических устройствах.

Спаривание в реальном пространстве и образование ферми-бозе смеси в семействе сверхпроводящих оксидов на основе BaBiO₃

Tue, 16 Sep 2025 21:00:03 GMT

А.П. Менушенков, М.Ю. Каган

Недавно с использованием излучения рентгеновского лазера на свободных электронах было получено первое прямое экспериментальное доказательство существования спаренного состояния носителей заряда в реальном пространстве в родительском соединении BaBiO₃ семейства высокотемпературных сверхпроводников (ВТСП) (висмутатов), имеющих перовскитоподобную структуру, аналогичную структуре купратных ВТСП. В результате были подтверждены основные положения ранее сформулированной нами модели пространственно разделённой ферми-бозе смеси, в которой был предложен новый оригинальный механизм высокотемпературной сверхпроводимости в висмутатах. В настоящем обзоре представлено развитие этой модели на основе результатов, полученных на рентгеновском лазере на свободных электронах, и подробно рассмотрена полная фазовая диаграмма сверхпроводящего и нормального состояния в оксидах висмута, Ba_1-xK_xBiO₃ при различных концентрациях допирования калием. При этом обсуждаются новые уникальные квантовые состояния вещества в виде бозонного диэлектрика (полупроводника) с исходно спаренными носителями заряда и двумя энергетическими щелями и бозонного металла, шунтированного фермионной компонентой, и приводятся экспериментальные доказательства того, что именно локальное спаривание электронов и дырок ответственно за совокупность основных аномальных свойств семейства висмутатов. Учитывая большое количество аналогий в особенностях поведения различных семейств перовскитных сверхпроводников, мы полагаем, что наша работа даст новый импульс к пониманию природы высокотемпературной сверхпроводимости в оксидах висмута и других семействах, включая купратные ВТСП.

Диагностика поверхности методом спектроскопии обратно рассеянных ионов низких энергий

Tue, 30 Sep 2025 21:00:04 GMT

А.Б. Толстогузов, П.Ю. Бабенко, А.Н. Зиновьев

Представлен обзор физических процессов, лежащих в основе метода обратно рассеянных ионов инертных газов (LEIS/СОРИНЭ) в диапазоне низких энергий (0,5—5 кэВ), и аппаратной реализации этого метода. Обсуждаются особенности диагностики поверхности методом LEIS/СОРИНЭ, включая расшифровку энергетических спектров, количественный элементный анализ и возможности изучения структуры поверхности, потенциала взаимодействия частица—поверхность и наличия кластеров в твёрдых растворах. Представлены программные коды для компьютерного моделирования процессов взаимодействия ионов с поверхностью. Показаны преимущества энерго-масс анализа рассеянных ионов, рассмотрено применение ионного рассеяния в современных ионных микроскопах, обсуждается рассеяние ионов инертных газов в диапазоне гипертермальных энергий. Дан обзор основных областей применения LEIS/СОРИНЭ для анализа поверхности и приповерхностных слоёв различных материалов и приборов, оценены перспективы дальнейшего развития метода обратно рассеянных ионов низких энергий.

Старая квантовая механика Бора и Зоммерфельда с современной точки зрения

Sun, 17 Aug 2025 21:00:05 GMT

К. Барли, А. Руффинг, С.К. Суслов

Мы обсуждаем модель атома Бора и её дальнейшее развитие Зоммерфельдом на основе современного математического аппарата волновой механики. Вывод правил квантования и уровней энергии осуществляется в квазиклассическом приближении. Интегралы, введённые Зоммерфельдом, вычисляются при помощи элементарных методов, и устанавливаются их связи с уравнениями Шрёдингера и Дирака. Историческое развитие и ключевые моменты перехода от классической к квантовой теории обсуждаются с целью разъяснить структуру и значимость старой квантовой механики.

Уникальность спина 1/2

Sun, 21 Dec 2025 21:00:06 GMT

С.В. Петров

Статья посвящена 100-летнему юбилею квантовой механики и, в частности, спину электрона — феномену, не имеющему аналога в классической физике. Гипотеза спина электрона была выдвинута Уленбеком и Гаудсмитом в 1925—1926 гг. для объяснения многочисленных экспериментальных данных. Спустя два года наличие спина электрона было обнаружено Дираком при построении релятивистского волнового уравнения для свободной частицы. Для Дирака это оказалось большим сюрпризом, поскольку, как он утверждал позднее (в 1977 г.), его целью было получить релятивистское волновое уравнение для простейшей частицы, каковой он считал частицу с нулевым спином. А оказалось, что простейшей является частица со спином 1/2.

К 80-летию Великой Победы: вклад отечественных физиков (Научная сессия Отделения физических наук Российской академии наук, 14.05.2025 г.)

Tue, 13 May 2025 21:00:01 GMT

14 мая 2025 г. в здании Российской академии наук (РАН) (Москва, Ленинский просп. 14) состоялась Научная сессия Отделения физических наук (ОФН) РАН "К 80-летию Великой Победы: вклад отечественных физиков".
Повестка торжественного заседания содержала следующие доклады:

Ковальчук М.В. (Национальный исследовательский центр "Курчатовский институт") Наука Великой Победы. Курчатовский институт — от атомной бомбы к природоподобию.
Руденко О.В. (Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова) Акустика и оборона Отечества.
Назаров Л.Е., Никитов С.А. (Институт радиотехники и электроники РАН) Труды академика В.А. Котельникова (период 1932— 1946 гг.) — основа научных направлений шифрования, криптографии и потенциальной помехоустойчивости.
Чернышев А.К. (Российский федеральный ядерный центр—Всероссийский научно-исследовательский институт экспериментальной физики) Роль Академии наук в Атомном проекте.
Иванов С.В. (Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе, Санкт-Петербург) Вклад учёных ЛФТИ в победу в Великой отечественной войне и укрепление послевоенного мира.

Успехи физических наук

УФН

Курчатовский институт для науки Великой Победы

Thu, 31 Jul 2025 21:00:02 GMT

М.В. Ковальчук, И.В. Федосеева, Е.Б. Яцишина

Годы Великой Отечественной войны в советской науке были временем поиска и быстрого внедрения самых смелых научно-технических решений для нашей скорейшей Победы. Одним из таких примеров стали работы по размагничиванию кораблей под руководством А.П. Александрова, завершившиеся внедрением системы защиты кораблей от магнитных мин, благодаря которой были спасены сотни судов, множество человеческих жизней. Несмотря на большое количество важнейших тактических задач, в решении которых остро нуждался фронт, отечественные учёные и руководство СССР чётко определили долгосрочный стратегический приоритет, которым стал советский Атомный проект. Под научным руководством И.В. Курчатова была решена эта задача — за шесть лет создан ядерный щит нашей страны.

Акустика и оборона Отечества

Wed, 30 Jul 2025 21:00:03 GMT

О.В. Руденко

Дан краткий обзор основных достижений в области прикладной акустики, служивших нуждам обороны в период Великой Отечественной войны, и их последующее развитие. Обзор условно разделён на три части: 1) подводный звук, 2) воздушная акустика и 3) приложения к медицине. В каждой части даны исторические сведения о направлениях важнейших разработок военных лет, а также об их развитии после Победы. Указаны физические явления, лежащие в основе технических решений, подчёркнута акустическая специфика.

Труды академика В.А. Котельникова (период 1932—1946 гг.) — основа научных направлений шифрования, криптографии и потенциальной помехоустойчивости

Thu, 31 Jul 2025 21:00:04 GMT

С.А. Никитов, Л.Е. Назаров

Рассмотрены научные и прикладные исследования академика В.А. Котельникова в предвоенный и военный период (1932—1946 гг.) по разработке и созданию систем шифрованной телефонной связи, по созданию криптографически стойкой аппаратуры на основе исследований по дискретизации речевых сигналов, по созданию теории потенциальной помехоустойчивости при передаче информации по каналам с шумами.

Роль Академии наук в Атомном проекте

Thu, 31 Jul 2025 21:00:05 GMT

А.К. Чернышев

Обзор представляет собой расширенную версию доклада на сессии Отделения физических наук РАН, посвящённой 80-летию Победы в Великой Отечественной Войне и 80-летию Атомной отрасли. Автор надеется, что статья будет полезна широкому кругу читателей, особенно молодому поколению: как в сложнейших политических и экономических условиях полной изоляции от внешнего мира и без какой-либо помощи наша страна смогла в удивительно коротки сроки, потеряв 27 млн своих граждан в Великой Отечественной войне, понеся огромные потери, решить задачи модернизации и выйти в лидеры мирового развития. В 1957 году наша страна запустила спутник, а в 1961 г. — в космос полетел Ю.А. Гагарин… Достижения нашего Атомного проекта тех лет являются наглядным примером того, какие научно-технические высоты могут быть достигнуты в России при сочетании трёх главных условий: судьбоносной сверхзадачи, творческой работы специалистов различных профессий, объединённой в конечном уникальном продукте, и, наконец, мощной государственной поддержки. Это были крупнейшие достижения в области высоких технологий — технологий, основанных на совершенно новых научных знаниях. Руководители страны и руководители Атомного проекта сумели организовать работу, создав мультидисциплинарные группы специалистов, тесно увязав решение научных, инженерно-конструкторских, экспериментальных и технологических работ в единую систему, нацеленную на создание атомной бомбы за 2—3 года. Быстрое внедрение достижений фундаментальной науки за счёт правильного выбора приоритетов и концентрации на них ресурсов, подбор и воспитание талантливых кадров, высочайшая ответственность и энтузиазм всех ядерно-оружейных специалистов позволяли и позволяют в течение многих десятков лет, при существенно меньших финансово-экономических ресурсах нашей страны по сравнению с США, эффективно поддерживать стратегическое равновесие в мире и тем самым обеспечивать мир.

Механизм радикальных пар в магнитобиологии: состояние дел

Tue, 16 Sep 2025 21:00:06 GMT

В.Н. Бинги

Рассмотрена проблема биологического действия слабых магнитных полей, ожидающая решения около полувека. Обсуждается спин-химический механизм радикальных пар — наиболее представленный в литературе по объяснению наблюдаемых явлений. Эффективность механизма ограничена спиновой релаксацией. Даны оценки её скорости для радикала в белке по каналам зеемановского, сверхтонкого, спин-орбитального и обменного взаимодействий. Приводится аналитическое решение уравнения Лиувилля—фон Неймана для двух электронов и ядра с учётом релаксации и химической кинетики, связывающее магнитуду эффектов со скоростью релаксации. Обсуждаются разные аспекты решения: влияние радиочастотных и гипомагнитных полей, роль квантовой запутанности, трудности и перспективы теории и др.

Институту теоретической физики имени Л.Д. Ландау — 60 лет

Tue, 18 Mar 2025 21:00:01 GMT

И.С. Бурмистров, И.В. Колоколов, В.В. Лебедев

60 лет Институту теоретической физики им. Л.Д. Ландау Российской академии наук

Sun, 21 Dec 2025 21:00:02 GMT

От двухжидкостной модели Ландау к Вселенной де Ситтера

Tue, 18 Mar 2025 21:00:03 GMT

Г.Е. Воловик

Аналогии c физикой конденсированного состояния полезны для рассмотрения явлений, связанных с квантовым вакуумом, в силу того что в конденсированном состоянии нам известна физика как в инфракрасном, так и в ультрафиолетовом пределе, в то время как для элементарных частиц и гравитации физика в транспланковском масштабе неизвестна. Одним из краеугольных камней связи между нерелятивистским конденсированным состоянием и современными релятивистскими теориями является двухжидкостная гидродинамика сверхтекучего гелия, разработанная Ландау и Халатниковым (Исаак Маркович Халатников впоследствии основал и возглавил Институт имени Ландау). Динамика и термодинамика деситтеровского состояния расширяющейся Вселенной обладают некоторыми чертами многожидкостной системы. Фактически существуют три компоненты: квантовый вакуум, гравитационная составляющая и релятивистская материя. Расширяющийся деситтеровский вакуум служит тепловым резервуаром с локальной температурой, в два раза превышающей температуру Гиббонса—Хокинга относительно космологического горизонта. Такая локальная температура приводит к нагреванию как материальной, так и гравитационной компоненты. Последняя ведёт себя как жёсткая материя Зельдовича и представляет собой тёмную материю. В состоянии равновесия и в отсутствие обычной материи положительное парциальное давление тёмной материи компенсирует отрицательное парциальное давление квантового вакуума. Поэтому в состоянии полного равновесия полное давление равно нулю. Это весьма похоже на давление соответственно сверхтекучей и нормальной компонент сверхтекучей жидкости, которые вместе создают нулевое давление жидкости в отсутствие окружающей среды. Мы предлагаем феноменологическую теорию, описывающую динамику тёмной энергии и тёмной материи. Если предположить, что в динамике гравитационная тёмная материя ведёт себя как реальная жёсткая материя Зельдовича, то получаем степенной закон релаксации обеих компонент вследствие обмена энергией между ними. Отсюда следует, что их значения, известные в настоящее время, имеют правильный порядок величины. Мы также рассматриваем другие проблемы через призму физики конденсированного состояния, включая чёрные дыры и постоянную Планка.

Влияние вихрей Пирла на форму и положение скирмионов типа Нееля в гетероструктурах сверхпроводник—киральный ферромагнетик

Sun, 01 Jun 2025 21:00:04 GMT

С.С. Апостолов, Е.С. Андрияхина, И.С. Бурмистров

Представлен обзор недавних работ, выполненных в Институте теоретической физики им. Л.Д. Ландау РАН, по изучению влияния сверхпроводящего вихря на форму и положение скирмионов типа Нееля в гетероструктурах сверхпроводник—киральный ферромагнетик. На основе аналитических и численных подходов предсказан ряд эффектов, вызванных неоднородным магнитным полем вихря: значительное увеличение радиуса или изменение киральности скирмиона в случае соосного расположения вихря и скирмиона, модификация формы скирмиона в случае эксцентрической конфигурации. Обсуждаются недавние эксперименты по изучению рассматриваемых эффектов.

Статистика высоких интенсивностей света, распространяющегося в турбулентной среде

Mon, 26 May 2025 21:00:05 GMT

И.В. Колоколов, В.В. Лебедев

Представлено исследование статистических свойств распространения света в турбулентной среде. Основное внимание уделено анализу плотности вероятности интенсивности I для различных значений I и длины пути светового пучка. Плотность вероятности P(I) имеет два хвоста, характеризующихся растянутыми экспонентами, соответствующими тому, что вероятность всплесков с интенсивностью, существенно превышающей типичное значение, оказывается значительно выше, чем можно было бы предположить исходя из обычно используемого экспоненциального распределения.

Нелинейная генерация течений волнами на поверхности жидкости

Mon, 11 Aug 2025 21:00:06 GMT

С.С. Вергелес, А.А. Левченко, В.М. Парфеньев

Затухание поверхностных волн из-за вязкой диссипации сопровождается возбуждением медленных вихревых течений благодаря сохранению полного импульса. Мы представляем теоретическую модель для волн малой амплитуды, объясняющую эксперименты по генерации вихревых течений скрещенными волнами. Особое внимание уделено влиянию поверхностных загрязнений, которое учтено в рамках модели тонкой жидкой эластичной плёнки, приводящей к усилению диссипации волн и интенсификации вихревых течений. При увеличении амплитуды течений необходимо учитывать их взаимодействие с волнами. Предложена теоретическая схема, описывающая данное взаимодействие, с демонстрацией её применимости к классическим задачам: волнам Гуйона, распространению коротких волн навстречу течению и циркуляции Ленгмюра. В заключение описаны экспериментальные данные для турбулентного режима генерации течений, реализующегося при достаточно большой амплитуде волн, и обозначены открытые вопросы в этом направлении.