Попов И.П. «Семь сингулярных точек квантовой механики» Прикладная физика и математика, № 6, с. 49-51 (2023)

Квантовая механика развивалась быстро и бурно. Первое обстоятельство неизбежно обусловило появление погрешностей в теории. Второе обстоятельство понуждало исследователей идти все время вперед, не заостряя внимание на предшествующие результаты. Оба обстоятельства вместе привели к тому, что квантовая механика содержит ряд погрешностей. В частности, в 1s состоянии электрона в атоме водорода вероятность его нахождения внутри ядра отлична от нуля. Однако аннигиляция не происходит никогда. Следовательно, квантово-механический расчет пространственного распределения вероятности неверен. Список представленных погрешностей квантовой механики не является исчерпывающим. Существует масса других погрешностей, как отмеченных в литературе, так и не отмеченных. Ключевые слова: волновая функция, уравнение Шредингера, орбитальный момент импульса. DOI: 10.25791/pfim.03.2023.1262

Чесноков А.А. «Волновые структуры в течениях идеального газа с внешним источником энергии» Труды Математического института имени В.А. Стеклова, 322, с. https://www.mathnet.ru/rus/tm4334 (2023)

Рассматривается распространение плоских волн в идеальном газе при наличии внешних источников притока и диссипации энергии. С использованием критерия Уизема получены условия, при которых малые возмущения постоянного решения трансформируются в нелинейные квазипериодические волновые пакеты конечной амплитуды, движущиеся в противоположных направлениях. Показано, что эти волновые пакеты аналогичны по структуре катящимся волнам в открытых наклонных каналах. Выполнены численные расчеты развития автоколебаний и нелинейного взаимодействия волн. Установлено, что при малом гармоническом возмущении начального состояния равновесия могут развиться два вида волновых структур: катящиеся волны и периодические двухпиковые стоячие волны

Сенницкий В.Л. «Об особенностях течения жидкости в поле силы тяжести» Сибирские электронные математические известия, 19, № 1, с. 241-247 (2023)

Сформулирована и решена задача о движении вязкой жидкости в поле силы тяжести. Жидкость контактирует с твердыми стенками. Граница одной из стенок проницаема для жидкости. Жидкость подвергается колебательным воздействиям, не имеющим преобладающего направления в пространстве. Постановка задачи включает уравнение Навье–Стокса, уравнение неразрывности и условия на твердых границах жидкости (на границах стенок). В частности, выявлен новый гидромеханический эффект, заключающийся в том, что жидкость ведет себя парадоксально, то есть (на фоне колебаний) жидкость совершает установившееся движение в направлении, противоположном направлению ускорения свободного падения.

Zeng S.D., Migorski S., Han W. «A new class of fractional differential hemivariational inequalities with application to an incompressible Navier–Stokes system coupled with a fractional diffusion equation» Известия Российской академии наук. Серия математическая, 87, № 2, с. 133-167 (2023)

DOI: https://doi.org/10.4213/im9251

Банах Л.Я., Павлов И.С. «Колебания периодических систем, состоящих из одинаковых подсистем произвольной структуры» Проблемы машиностроения и надежности машин, № 4, с. 3-11 (2023)

Исследуются колебания и волны в периодических системах, образованных одинаковыми подсистемами, имеющими произвольную структуру. Найдены спектральные закономерности для таких систем. Показано, что их дисперсионные кривые состоят из ветвей, каждая из которых отвечает своей форме упругих колебаний подсистемы. Выявлено наличие в таких системах полос непропускания гармонического сигнала, найдены их границы. Получены формы колебаний в различных частотных диапазонах. Показано, что в системе возникают модулированные волны за счет модуляции низшими частотами, которые соответствуют колебаниям системы без учета упругих свойств составляющих подсистем. Ключевые слова: периодические системы, подсистемы произвольной структуры, дисперсионные свойства, частотный спектр, полосы непропускания, модулированные волны

Морозов А.А., Гатапова Е.Я. «Прямое статистическое моделирование методом Монте-Карло дозвукового испарения в полупространство» Теплофизика и аэромеханика, № 3, с. 441-452 (2023)

Для моделирования процессов с фазовыми переходами в стесненных условиях нужны высокоточные численные расчеты, учитывающие неравновесность процесса. В представленной работе методом Монте-Карло проведено прямое статистическое моделирование испарения в заполненное паром полупространство с формированием дозвукового течения для случая одноатомного газа. Рассматриваются два варианта постановки граничных условий в открытом полупространстве: итерационный подход с последовательным определением температуры и давления и подход с фиксированной скоростью. Проводится анализ применимости этих подходов для получения точного решения задачи. Показана более высокая точность подхода с фиксированной скоростью для малых чисел Маха. Полученные результаты сравниваются с известным решением модельного кинетического уравнения.

Головешкин В.А., Мягков Н.Н. «Модель переноса импульса при высокоскоростном ударе» Механика композиционных материалов и конструкций, 27, № 2, с. 147-168 (2021)

Построена аналитическая механическая модель эжекции, возникающей при высокоскоростном ударе жесткого ударника по полубесконечной преграде, и дана оценка массы эжекции и эффекта усиления импульса, передаваемого преграде при ударе. Эффект усиления импульса вызван выбросом (эжекцией) фрагментов преграды в направлении, противоположном направлению полета ударника. В настоящее время проявляется устойчивый интерес к исследованию этого эффекта. Это связано, в частности, с возможным применением эффекта для отклонения потенциально опасного объекта (астероида), сближающегося с Землей, посредством ударного космического аппарата, использующего эффект усиления импульса. Модель, представленная в настоящей работе, построена в приближении плоской деформации с использованием минимального числа параметров материалов ударника и преграды. Получены уравнения для массы эжекции и приращения импульса преграды, в зависимости от глубины внедрения ударника. Модель учитывает зависимость угла вылета эжекционных фрагментов от глубины внедрения ударника. Показано, что модель адекватно описывает импульс эжекции, скорость изменения импульса эжекции и массу эжекции в зависимости от глубины проникания ударника. Проверяется возможность представления импульса и массы эжекции скейлинговыми соотношениями как для отношения плотностей ударника и преграды, так и для динамического параметра.

Булат П.В., Волков К.Н., Есаков И.И., Лавров П.Б., Раваев А.А. «Применение резонансных вибраторов, расположенных перпендикулярно оптической оси камеры сгорания, для усиления электромагнитного поля в ней» Инженерно-физический журнал, 96, № 3, с. 703-712 (2023)

Представлена электродинамическая модель камеры сгорания, в которой горючая смесь поджигается подкритическим стримерным разрядом, полученным с использованием СВЧ излучения. Для локализации разряда в камере сгорания его инициатор (вибратор) располагается перпендикулярно оптической оси камеры. Рассмотрены возможности усиления электромагнитного поля на полюсах вибратора при вводе СВЧ излучения в камеру при помощи рупора и плоского волновода. Выполнены численные расчеты электрического поля, в котором формируется подкритический стримерный разряд в камере сгорании, в зависимости от геометрических параметров его инициатора. Определены пути усиления результирующего электромагнитного поля в области расположения вибратора с целью получения подкритического стримерного разряда с объемной структурой

Булат П.В., Волков К.Н., Есаков И.И., Лавров П.Б., Раваев А.А. «Электродинамическая модель камеры сгорания с инициатором подкритического стримерного разряда, расположенным параллельно оптической оси камеры» Инженерно-физический журнал, 96, № 3, с. 713-719 (2023)

Рассматривается электродинамическая модель камеры сгорания, в которой горючая смесь поджигается подкритическим стримерным разрядом, полученным с использованием СВЧ излучения. Для локализации разряда в камере сгорания его инициатор (вибратор) располагается параллельно оптической оси камеры. На основе численных расчетов получены зависимости структуры электрического поля, в котором формируется разряд, от геометрических параметров вибратора и его проводимости. Для поиска оптимального расположения вибратора в камере сгорания проведены расчеты для различных его смещений от оптической оси камеры. Определены пути повышения результирующего электромагнитного поля в области расположения вибратора для формирования разряда с объемной структурой в камере сгорания.

Мелехин В.Б., Хачумов М.В. «Принцип распознавания объектов проблемной среды в процессе планирования поведения автономной интеллектуальной мобильной системы» Морские интеллектуальные технологии, 3, № 3-1, с. 181-187 (2022)

Решается задача, связанная с организацией распознавания автономной интеллектуальной мобильной системой находящихся в проблемной среде отдельных объектов в реальном времени с целью повышения эффективности планирования целенаправленного поведения в условиях неопределенности. Рассмотрена классификация, обеспечивающая возможность построения эталонных моделей различных объектов проблемной среды в виде гиперграфа, отражающего структуру визуального изображения в виде связанных между собой их структурных элементов с учетом семантического содержания характеризующих данные элементы признаков. Разработан оригинальный метод автоматического построения модели воспринимаемых в проблемной среде объектов в виде гиперграфа “видимости”, позволяющего на основе его сравнения с гиперграфом эталонного описания их визуального изображения, распознавать данные объекты автономной интеллектуальной мобильной системой по мере необходимости в процессе планирования поведения. Предложено решающее правило, основанное на сравнении между собой помеченных гиперграфов, соответствующих изображению воспринимаемых интеллектуальной системой в проблемной среде объектов и эталонного их описания в ее модели представления знаний. Найден порядок сложности инструментальных средств реализации данного решающего правила, что позволяет ориентировочно оценить производительность бортовой ЭВМ, необходимую для эффективного распознавания автономной интеллектуальной системой находящихся в проблемной среде объектов. Ключевые слова: автономная интеллектуальная мобильная система, проблемная среда, распознавание объектов, структурные элементы, признаки, гиперграф “видимости”.

Фахми Ш.С., Королев О.А., Бородина О.В. «Новый алгоритм обнаружения и выделения морских объектов от фона в системах наблюдения» Морские интеллектуальные технологии, 3, № 3-1, с. 256-275 (2022)

Основными проблемами при построении систем искусственного зрения в области морского транспорта являются разработка и внедрение эффективных алгоритмов семантического анализа разворачивающихся на месте происшествия событий, позволяющих учитывать влияние внешних и внутренних факторов при процессе распознавания силуэта объекта исследования. При этом к внешним факторам можно отнести внешнее освещение, перемещение морского объекта, его различные признаки и свойства, а к внутренним – скорость обработки сигнала изображения и вычислительную сложность системы наблюдения. Главная задача в области обнаружения и распознавания образов морских объектов состоит в выявлении и отделении на изображениях объекта интереса от фона в условиях шума и помех. В работе предложен новый метод обнаружения и отделения объектов морского транспорта от фона на основе структурированного представления пирамиды изображения, полученной в результате полигонально-рекурсивного разбиения на полигоны различной формы и размера. В статье приведены результаты моделирования предложенного метода, протестированного с использованием различных видеопотоков, и выполнена оценка скорости обнаружения объектов морского транспорта с его помощью, а также представлены результаты его работы в сравнении с уже известными подходами. Ключевые слова: анализ изображения, системы искусственного зрения, силуэт, объект морского транспорта, полигонально-рекурсивный метод, пирамида изображения

Рубцов А.Н. «К вопросу об измерении в квантовой механике» Успехи физических наук, 193, № 7, с. 783-790 (2023)

Вероятностный характер измерений в квантовой механике может быть интерпретирован как следствие потерь информации, неизбежно возникающих из-за хаотической динамики измерительных приборов.

Иваницкий Г.Р. «Неопределённости сравнения человека и андроидного робота» Успехи физических наук, 193, № 8, с. 872-901 (2023)

Показано, что одним из существенных результатов творчества людей в XXI веке стало создание андроидных роботов, снабжённых искусственным интеллектом. Уровень совершенства этих роботов становится столь высоким, что по внешним признакам и по поведению установить их отличие от живых людей вскоре будет невозможно. Это приводит к логической ошибке: ставить знаки равенства между людьми и андроидными роботами, предполагая, что те и другие имеют сознание. Сегодня научные исследования расширили понимание феномена сознания, но проблемы с его определением не исчезли. В статье даны доказательства, что приложение термина сознания к андроидным роботам является ошибкой, которая может привести к серьёзным последствиям.

Сладков А.Д., Коржиманов А.В. «Релятивистское магнитное пересоединение в сталкивающихся плазменных облаках, сгенерированных несколькими сверхмощными лазерными импульсами» Квантовая электроника, 53, № 4, с. 297-301 (2023)

Проанализирована возможность создания условий для наблюдения релятивистского магнитного пересоединения при использовании двух лазерных импульсов проектируемой установки XCELS. Необходимые условия предполагается создать в схеме, в которой замагниченные потоки плазмы генерируются на задней поверхности тонких твердотельных мишеней за счёт пучков энергетичных электронов, вбрасываемых в глубь мишени полями лазерного импульса и формирующих сильный ток на оси симметрии системы. Показано, что в этом случае возможно получение сгустков плотной плазмы с относительно невысокой (порядка нескольких мегаэлектронвольт) температурой и вмороженным магнитным полем порядка десятков килотесл, так что параметр замагниченности составит несколько единиц.

Коржиманов А.В., Сладков А.Д., Голубев С.В. «Достижение давления более 1 Гбар в мишенях твердотельной плотности при торможении лазерно-ускоренных ионов» Квантовая электроника, 53, № 4, с. 302-306 (2023)

Для параметров лазерных импульсов, которые планируется получить на установке XCELS, проанализирована возможность генерации вещества с высокой плотностью энергии при торможении протонов, ускоренных лазерно-плазменным методом, в слое вещества с высоким зарядом – золота. Показано, что в этом случае возможно образование вещества с рекордными значениями давления более 1 Гбар при твердотельной плотности, что соответствует удельному энерговыделению на уровне десятков МДж/г. Особенностью процесса торможения при столь высоком удельном энерговыделении является то, что свойства тормозящего вещества меняются в процессе взаимодействия. Продемонстрировано, что кратность ионизации ионов золота достигает 40–50, а температура образующейся в результате плазмы – 1 кэВ. Это приводит к снижению тормозящих способностей вещества и к модификации кривой удельного энерговыделения.

Дмитриев Е.О., Корнеев Ф.А. «Взаимодействие лазерного импульса с плазмой в условиях нарушенной аксиальной симметрии» Квантовая электроника, 53, № 4, с. 307-312 (2023)

Нелинейное взаимодействие интенсивных лазерных импульсов с веществом может приводить к возбуждению самосогласованного движения зарядов и генерации магнитного поля, остающегося в плазме после прекращения лазерного воздействия. Одним из способов индуцировать азимутальные токи в заданном направлении является внесённое в систему нарушение аксиальной симметрии. Рассмотрено два способа создания выделенного направления движения зарядов при взаимодействии, один из которых связан со структурой мишени, а второй – со структурой самого импульса. Для случая сверхмощных мультипетаваттных фемтосекундных лазерных импульсов, соответствующих установке XCELS, приведены оценки характерных параметров, согласно которым индукция аксиальных магнитных полей может достигать десятков кТл в микрокапиллярных структурированных мишенях, а в случае взаимодействия структурированных импульсов с однородной плазмой аксиальное магнитное поле порядка десятков Тл может занимать область диаметром в сотни микрометров. Предложены схемы соответствующих экспериментов, обсуждаются возможные приложения

Серебряков Д.А., Костюков И.Ю. «Формирование сильного квазистатического электрического поля при облучении интенсивными лазерными импульсами мишени со сферической микрополостью» Квантовая электроника, 53, № 4, с. 313-318 (2023)

Численно исследован коллапс сферической микрополости в плазменной мишени при симметричном облучении ее интенсивными лазерными импульсами. Рассмотрены конфигурации с 2, 4 и 8 лазерными импульсами. Продемонстрировано формирование квазистатического сильного электрического поля в центре полости в результате коллапса. Показано, что 8-импульсная конфигурация является наиболее оптимальной с точки зрения роста концентрации ионов в центральном сгустке и роста амплитуды электрического поля, а переход от 2-импульсной к 8-импульсной конфигурации приводит к 1.5-кратному росту амплитуды поля при сохранении суммарной энергии лазерных импульсов. Оценки показывают, что для параметров установки XCELS в 8-импульсной конфигурации можно ожидать максимальной амплитуды электрического поля 1.61·10¹⁴ В/см или 1.2% от поля Швингера.

Гуськов С.Ю., Корнеев Ф.А. «Исследования ядерных реакций в микроразмерных мишенях, обеспечивающих генерацию сверхсильных квазистационарных полей под действием лазерного излучения» Квантовая электроника, 53, № 4, с. 319-325 (2023)

Представлены схемы, обеспечивающие благоприятные условия для протекания и исследования реакций синтеза лёгких ядер в микроразмерных мишенях при использовании одного или нескольких мультипетаваттных лазерных импульсов. Особенностью рассмотренных мишеней является их способность генерировать сверхсильные магнитные или электрические квазистационарные поля, недостижимые другими методами. Магнитные поля, возбуждаемые в мишенях типа ''улитка'', позволяют не только существенно подавить электронную теплопроводность, но и в некоторых случаях удерживать заряженные продукты реакции. Электрические поля, генерируемые в сферических или цилиндрических микрополостях, позволяют осуществить имплозивное сжатие вещества до твердотельного уровня плотности при нагреве до десятков и сотен кэВ. Приведены оценки, показывающие возможность создания с помощью рассмотренных схем сверхъярких источников вторичных частиц

Шуляпов С.А., Заворотный А.Ю., Савельев А.Б. «Спектроскопия метастабильных и изомерных ядер с помощью многопучковых мультипетаваттных лазеров» Квантовая электроника, 53, № 4, с. 326-329 (2023)

Обсуждаются перспективы применения мощных лазерных систем для задач ядерной фотоники. На примере структуры ядерных уровней изотопа криптона ⁸³Kr, имеющего два изомерных состояния с энергиями 9.4 и 41.6 кэВ, описывается возможность их непрямого возбуждения через высоколежащие короткоживущие уровни с использованием высокоэнергетического излучения лазерной плазмы. Показано, что сечение фотовозбуждения уровня 9.4 кэВ гамма-квантами с экспоненциальным распределением по энергиям увеличивается более чем в 100 раз при увеличении температуры распределения с 50 кэВ до 1 МэВ и постоянной амплитуде. Проводятся оценки выхода реакций фотовозбуждения изомерных уровней ⁸³Kr излучением плазмы, создаваемой лазерной системой петаваттного уровня, для нескольких температур электронного пучка и толщины тормозного конвертера гамма-излучения.

Попруженко С.В., Тюрин Д.И. «Поиск коллективного туннельного эффекта при ионизации Li-подобных ионов высокой кратности двумя лазерными пучками экстремальной интенсивности» Квантовая электроника, 53, № 4, с. 330-333 (2023)

Приведены оценки вероятности одновременного туннелирования двух электронов из многозарядных Li-подобных ионов в лазерном поле высокой интенсивности. Показано, что для атомов с зарядом ядра Z_m>>1 вероятность в единицу времени коллективного туннелирования пары электронов 2s – 1s может более чем на порядок превышать вероятность отрыва 1s-электрона. Это создает благоприятные условия для поиска коллективного туннельного эффекта при ионизации тяжелых, многократно заряженных ионов. Относительные вклады последовательного и коллективного каналов ионизации можно разделить, используя двухпучковую схему эксперимента. Учитывая, что для наблюдения эффекта необходимы интенсивности, превышающие 10²¹ Вт/см² в одном из пучков, предлагаемая схема эксперимента по поиску коллективного туннельного эффекта требует использования лазерных импульсов экстремальной мощности, получение которой планируется, в частности, на установке XCELS.

Попруженко С.В. «Релятивистский туннельный эффект при ионизации многозарядных ионов в мультипетаваттных лазерных пучках» Квантовая электроника, 53, № 4, с. 334-337 (2023)

Обсуждается возможность наблюдения релятивистского туннельного эффекта при ионизации многозарядных ионов тяжелых атомов в поле мультипетаваттных лазерных пучков. Получена приближенная аналитическая формула, позволяющая оценить изменение скорости ионизации глубоких уровней под действием сильного квазистатического электромагнитного поля в условиях, близких к насыщению. Показано, что зеемановский сдвиг уровней и релятивистское искривление подбарьерной траектории электрона в магнитном поле лазерной волны приводят к близким по величине поправкам к вероятности ионизации. Эти поправки становятся значительными только при интенсивностях лазерного излучения не менее 2·10²³ Вт/см², достижение которых ожидается на лазерных установках мультипетаваттного уровня мощности, включая установку XCELS. Обсуждается принципиальная схема экспериментального наблюдения отклонения скорости ионизации от значений, предсказываемых нерелятивистской теорией.

Вайс О.Е., Иванов К.А., Цымбалов И.Н., Бухарский Н.Д., Быченков В.Ю., Корнеев Ф.А., Савельев А.Б. «Диагностика экстремального света» Квантовая электроника, 53, № 4, с. 338-344 (2023)

Генерация мощных коротких лазерных импульсов ультрарелятивистской интенсивности (свыше 10²⁰ Вт/см²) с использованием инфраструктуры XCELS и их применение для решения задач лазерно-плазменного взаимодействия и ускорения заряженных частиц, а также задач квантовой электродинамики требуют корректной диагностики параметров лазерного импульса в области взаимодействия при его острой фокусировке. Предлагается подход к измерению ключевых параметров XCELS-пучка, таких как его размер в каустике и пиковая интенсивность лазера. Предлагаемый метод основан на использовании процесса вакуумного ускорения заряженных частиц – электронов и протонов – из фокального объёма. При использовании распределения полей лазерного импульса вблизи его фокуса с помощью дифракционных интегралов Стрэттона–Чу и метода пробных частиц характеристики ускоренных электронов и ионов могут быть определены количественно строго (например, энергии ускоренных частиц и углы их вылета). Последнее, позволяет предложить практически доступный экспериментальный метод диагностики излучения в отдельном лазерном выстреле и дизайн XCELS-эксперимента.

Рязанцев С.Н., Пикуз С.А., Корнеев Ф.А. «Рентгеноспектральная диагностика сверхсильных магнитных полей в ультрарелятивистской лазерной плазме» Квантовая электроника, 53, № 4, с. 345-350 (2023)

Под действием лазерного излучения ультрарелятивистской интенсивности на микроструктурированные мишени может формироваться вещество в экстремальном состоянии – с плотностью, близкой к твердотельной, и сверхсильными магнитными полями. Экспериментальная диагностика таких полей оптическими методами оказывается невозможной в силу высокой плотности и самоизлучения плазмы, поэтому более актуальными становятся рентгеноспектральные методы. В работе рассмотрены особенности методики такой диагностики сверхсильных магнитных полей, основанной на анализе формы профилей спектральных линий, испускаемых многозарядными ионами плазмы. В качестве примера рассмотрены мишени со структурой, сформированной регулярными столбиками вещества микронного размера, облучаемые лазерными импульсами с параметрами, соответствующими импульсам перспективной строящейся установки XCELS.

Орешко А.П., Якута А.А. «К истории начала рентгеноструктурных исследований в Московском университете» Кристаллография, 66, № 5, с. 340-345 (2021)

В общем контексте истории зарождения в России рентгеноструктурного анализа освещен интересный эпизод раннего этапа отечественных рентгеновских структурных исследований – получение в 1896 г. профессором Московского университета П.Н. Лебедевым “дырковых фотографий”, которые могут быть интерпретированы как дифрактограммы кристаллов. По мнению авторов, именно данный научный результат является исходным пунктом развития в России экспериментальных рентгеновских методов изучения структуры кристаллов. Это позволяет считать П.Н. Лебедева вдохновителем известных пионерских научных работ Г.В. Вульфа и H.Е. Успенского в данной области.

Орешко А.П. «Кафедра физики твердого тела физического факультета МГУ имени М. В. Ломоносова» Кристаллография, 66, № 5, с. 483-497 (2021)

Представлен очерк, посвященный истории создания и развития на протяжении ста лет кафедры рентгеноструктурного анализа, впоследствии преобразованной в кафедру физики твердого тела физического факультета МГУ имени М.В. Ломоносова.