Результаты 2022
Я давно сюда не писал. И решил вспомнить забытую традицию выкладывать сюда результаты года нашего института. В прошлом году не выкладывал. Вот исправляюсь
UPD что-то поналезло в комментарии много разного.
1. Для крупномасштабной магнитной ловушки ГДЛ (ИЯФ СО РАН) разработана система регистрации спектров коллективного рассеяния микроволнового излучения, позволяющая исследовать функцию распределения быстрых ионов по скоростям и неустойчивости высокотемпературной плазмы с субтермоядерными параметрами. Создан диагностический комплекс, включающий мощный 450 кВт / 54,5 ГГц гиротрон в качестве источника зондирующего излучения, два независимых высокочувствительных радиометра диапазона 54,47±0,55 ГГц для одновременной регистрации рассеянного излучения в «ортогональных» геометриях, квазиоптические системы фокусировки зондирующего и рассеянного излучения. Развиты методы моделирования распространения и рассеяния микроволновых пучков в неоднородной плазме с необходимой для интерпретации эксперимента точностью. В пилотных экспериментах на установке ГДЛ с нагревом плазмы нейтральными пучками отработана методика измерений и впервые для открытых ловушек такого масштаба зарегистрированы сигналы рассеяния от быстрых ионов.
2. На базе магнитно-экранированной системы разработан технологический гиротронный комплекс нового поколения, способный осуществлять генерацию излучения на частотах 28, 35, 45, 95 (s = 2) ГГц при уровне выходной мощности в десятки кВт.
В режиме 28 ГГц продемонстрирована устойчивая долговременная генерация рабочей моды на основном циклотронном резонансе с мощностью 25 кВт при энергопотреблении соленоида 13 кВт (магнитное поле 1 Тл). Эффективность генерации достигает 55% без рекуперации остаточной энергии электронного пучка. Результирующий КПД всего комплекса составил 32 %, что в 1,5 раза превышает аналогичный параметр для существующих систем.
3. Показана возможность создания источников непрерывного суб-ТГц и ТГц излучения высокой мощности на основе эффекта многократного умножения частоты в гиротронах. Эффективное возбуждение циклотронных гармоник с номерами s=4n+1 (n=1,2,3…) обусловлено специфическим свойством мод цилиндрических волноводов, согласно которому выполняются условия одновременного резонанса электронного пучка с двумя ТЕ-модами на разных гармониках. Эффект подтверждён в proof-of-principle эксперименте, в котором впервые продемонстрировано возбуждение пятой циклотронной гармоники в режиме умножения частоты в киловаттном гиротроне с рабочей частотой 45 ГГц. Мощность излучения на умноженной частоте 225 ГГц составила 100 мВт. Согласно проведенному анализу, в существующих мегаваттных гиротронах мощность излучения на пятой гармонике в диапазоне 0,81,3 ТГц может достигать десятков Ватт. Необходимые для возбуждения высоких гармоник условия требуют захвата гиротрона внешним сигналом.
4. Создан макет нового типа оптического квантового магнитометра на основе кросс-релаксационных резонансов в ансамбле NV-центров в алмазе. Магнитометр не использует СВЧ-излучение, применяемое при традиционной схеме магнитометрии с NV-центрами и позволяет проводить как скалярное (одна проекция), так и векторное измерение магнитного поля. Для сенсора с размером кристалла алмаза 300 мкм в скалярном режиме продемонстрирована чувствительность к магнитному полю 18 нТл/Гц1/2.
5. На основе разработанной теории релятивистской ударной волны с учётом существенной роли жёсткого синхротрон-комптоновского излучения и рождения электрон-позитронных пар осуществлено полноценное моделирование спектра послесвечения гамма-всплеска в диапазоне 12 порядков по энергии фотонов. Использованы наблюдения гамма-всплеска GRB190114C в диапазоне 1 эВ - 1 ТэВ, ставшие недавно доступными. Они впервые позволили указать параметры релятивистской ударной волны и их эволюцию. В частности, выяснено, что средняя энергия электронов, инжектированных на фронте волны, растёт по мере её торможения, а доля энергии, затраченной на образование электрон-позитронных пар, остаётся постоянной. Полученный результат не объясним в предшествующих ограниченных моделях ударных волн.
6. Создан квазиоптический субдоплеровский спектрометр на основе провала Лэмба с газовой ячейкой большого размера. Благодаря использованию большего диаметра ячейки, позволившего уменьшить уширение линий за счет роста пролетного времени, калиброванного аттенюатора и синтезаторов с более низким фазовым шумом, удалось не только измерить с высокой точностью частоты переходов молекул с учётом сверхтонкого расщепления, но в ряде случаев впервые исследовать их сдвиги за счёт как давления, так и мощности излучения. В частности, с точностью ≤ 1 кГц в диапазоне 87 - 111 ГГц исследована сверхтонкая структура спектра молекул CH3CN, 13CH3CN, CH313CN, CH3C15N, HNCO и торсионно-вращательный спектр CH3OH и CH2DOH. Измеренные частоты линий представляют большой интерес для исследования внутренней динамики областей звездообразования и эволюционных изменений фундаментальных констант.
7. Предложен и реализован релятивистский черенковский генератор поверхностной волны планарной геометрии. Планарная геометрия пространства взаимодействия позволяет обеспечить эффективную селекцию мод при использовании «открытых» по поперечной координате замедляющих систем с достаточно большой сверхразмерностью. На сильноточном ускорителе «СИНУКИ» реализован ленточный релятивистский электронный пучок с энергией частиц 650 кэВ, током до 1 кА, длительностью 17 нс и шириной до 2 см, фокусируемый ведущим магнитным полем напряженностью до 3 Тл. При оптимальной юстировке пучка относительно замедляющей системы получена стабильная одномодовая генерация на частоте 75 ГГц с длительностью микроволновых импульсов до 5 нс и выходной мощностью 25 МВт.
8. Дано объяснение наличия двух режимов электронного циклотронного нагрева высокотемпературной плазмы с «узким» и «широким» профилем энерговклада - нового эффекта, обнаруженного в экспериментах по достижению рекордных параметров плазмы в открытой магнитной ловушке ГДЛ (ИЯФ СО РАН им. Г. И. Будкера, Новосибирск) в 2014 году. Наблюдаемые в эксперименте режимы были интерпретированы как самосогласованный процесс установления профиля электронной температуры за счет баланса нагрева и потерь, которые в свою очередь зависят от температуры электронов. Показано, что переход от режима с широким профилем поглощения к режиму с локализованным в приосевой области нагревом происходит в результате развития специфической «перегревной» неустойчивости неоднородной плазмы, когда с увеличением температуры эффективность резонансного поглощения СВЧ мощности растет быстрее, чем потери энергии в газодинамическом режиме удержания.
9. Для сверхмощного длинноимпульсного ЛСЭ суб-ТГц/ТГц диапазона, разрабатываемого в сотрудничестве ИПФ РАН (Н.Новгород) и ИЯФ СО РАН (Новосибирск) на базе линейного индукционного ускорителя, предложена и реализована электродинамическая система на основе модифицированных брэгговских структур. Отличительной особенностью таких структур является включение в цепь обратной связи квазикритических мод, что в условиях существенной сверхразмерности значительно повышает их селективность по сравнению с традиционными аналогами, использующими связь двух встречных бегущих волн. Работоспособность структур нового типа в диапазоне до 0,7 ТГц подтверждена экспериментально в «холодных» электродинамических тестах, проведенных при поперечных размерах (диаметре) структур, составляющих около 45 длин волн, где продемонстрирован коэффициент отражения по мощности ~ 8090% в частотной полосе менее 10 ГГц.
10. При помощи индийского радиоинтерферометра GMRT проведены исследования атомарной оболочки области ионизованного водорода S187 в линии 21 см с рекордным для таких наблюдений угловым разрешением в 8 угловых секунд, которого удалось добиться за счет оригинальных подходов к обработке интерферометрических данных.
Впервые выявлена сильная фрагментированность атомарной оболочки. Соотношение масса-размер для фрагментов предполагает, что они являются продуктом диссоциации дозвездных молекулярных конденсаций. Выявлены плотные сгустки на разных стадиях эволюции, а также признаки стимулирования звездообразования за счет взаимодействия ионизованного, атомарного и молекулярного газа.
11. Разработана самосогласованная физическая и численная модель главной стадии молнии, результаты которой протестированы путем сравнения с данными ряда лабораторных экспериментов, в том числе по сильноточным разрядам (1-250 кА). Радиус канала и динамика ударной волны, а также радиальные распределения температуры и электронной концентрации хорошо согласуются с экспериментальными данными, причем для токов выше 100 кА принципиальным является учет пинч-эффекта. Экспериментально исследована динамика свечения длинного искрового разряда в сквозной фазе и фазе обратного удара с помощью стрик-камер и синхронного измерения тока. Измерены скорости лидеров в сквозной фазе и скорости быстрой и медленной волн светимости искрового канала на стадии обратного удара ((1-7)∙107 м/с и (4-8)∙106 м/с соответственно). Обнаружено, что канал разряда в области соединения положительного и отрицательного лидеров всегда расщеплен, а яркость канала в области встречи лидеров ослаблена. Таким образом, в экспериментах с длинной искрой впервые показано, что свойства общей стримерной зоны лидеров и характеристики процесса формирования канала во время встречи лидеров существенным образом влияют на параметры импульса тока главной стадии, который является источником всех основных поражающих факторов молнии.
12. Впервые продемонстрировано влияние повышенного уровня магнитного поля Шумановского диапазона частот на сигнальные системы растений и их реакции на действие дополнительных (стрессовых) факторов. Обнаружено, что магнитное поле с частотой второго Шумановского резонанса (14.3 Гц) усиливает электрические реакции пшеницы, индуцированные светом; механизмом усиления служит влияние магнитного поля на внутриклеточную регуляцию, включая модификацию систем, связанных с кальциевым, протонным и редокс сигналингом. Обнаруженный в экспериментах протекторный эффект магнитного поля при действии засухи также может объясняться его влиянием на сигнальные системы.
13. Впервые проведено экспериментальное исследование и выполнен сравнительный анализ статистических характеристик флуктуаций яркостной температуры на длине волны 8 мм и короткопериодных (1-103 с) флуктуаций электрического поля для разных типов облаков: облака высокого яруса (Cs); кучевые облака (Cu); кучево-дождевые облака без молнии, вызывающие сильные возмущения электрического поля вблизи земной поверхности (Cb); кучево-дождевые грозовые облака с грозовыми разрядами (Cb+). Показано, что измеренные спектральные плотности яркостной температуры атмосферы и флуктуаций электрического поля достаточно хорошо соответствуют в рассматриваемом диапазоне частот результатам теоретического рассмотрения в рамках приближения Колмогоровской турбулентности. Для грозовых облаков оценки относительных колебаний влагосодержания дают величины порядка десятков процентов. Наблюдается тенденция к относительному увеличению амплитуды флуктуаций яркостной температуры на частотах выше 10 мГц.
14. Новый метод исследования устойчивости к сильным возмущениям впервые применен для изучения свойств реальной природной системы: для анализа изменения стабильности климатической системы Земли за последние 2,6 миллиона лет (период Плейстоцена). На основе нового метода и нелинейной эмпирической реконструкции оператора эволюции климата Земли продемонстрировано, что устойчивость глобального климата к возмущениям любой природы снижается на протяжении всего Плейстоцена, усиливая, тем самым, его реакцию на быстрые (с тысячелетним масштабом и меньше) климатические вариации. Именно этот фактор, обусловленный нелинейностью земной климатической системы, привел к качественной перестройке эволюции глобального климата около миллиона лет назад: кардинально изменились продолжительность (с 41 тысячи лет на 100-120 тысяч лет) ледниковых циклов и их структура (на порядок возросло отношение продолжительностей холодной и теплой фаз внутри каждого цикла).
15. Впервые предложена параметризация пространственно-временной динамики высотных разрядов (спрайтов), основанная на использовании данных глобальной сети грозопеленгации WWLLN за 2016-2021 гг. Показано, что средняя по земному шару частота инициации спрайтов составляет 0,6 спрайтов/минуту. Предложенная параметризация позволяет учитывать вклад высотных разрядов в возмущения проводимости и химического баланса мезосферы, рассчитываемые с помощью прогнозных моделей; она важна также для построения систем мониторинга ионосферы и планирования экспериментальных кампаний по исследованию высотных разрядов.
16. Впервые построена теоретическая модель инициации дробления по типу «парашют» на границе раздела воды и воздуха - основного механизма генерации брызг при штормовом ветре, объясняющая экспериментально наблюдаемые особенности этого явления. Модель предсказывает возникновение локализованных у поверхности воды мелкомасштабных возмущений, быстро нарастающих за счет неустойчивости Кельвина-Гельмгольца ветрового дрейфового течения. Слабая дисперсия позволяет описать нелинейный этап эволюции возмущений в рамках модифицированного уравнения простой волны с инкрементом. Его решение в виде нарастающих волн с укручающимся подветренным склоном, благоприятных для инициации дробления по типу «парашют», позволяет объяснить наблюдаемые масштабы возмущений и размеры генерируемых брызг. Модель создает предпосылки для переноса результатов лабораторных экспериментов по изучению механизмов генерации брызг на натурные условия.
17. Теоретически и экспериментально исследовано затухание гравитационно-капиллярных волн (ГКВ) на воде, покрытой пленкой вязкой жидкости (нефти) конечной толщины с упругими границами. Наряду с ГКВ проанализирована структура квазипродольных волн (волны Марангони), локализованных в пограничных слоях у верхней и нижней границ пленки, показано, что в зависимости от соотношения толщин пленки и вязких погранслоев, существует либо одна мода ВМ, либо две, прижатые к разным границам пленки и имеющие разные дисперсионные соотношения. Вихревая компонента ГКВ представлена как “вынужденная” ВМ, возбуждаемая потенциальной компонентой ГКВ. Показано, что “вынужденная” мода ВМ определяет затухание ГКВ, и ее амплитуда максимальна при резонансе, когда волновые числа и частоты ГКВ и ВМ близки друг другу. Соответственно, коэффициент затухания ГКВ как функция волнового числа для толстой пленки может иметь два максимума, отвечающих резонансам с разными модами ВМ. Развитая теория хорошо согласуется с имеющимися экспериментальными данными и может быть практически важной при развития методов оценки толщины нефтяных пленок использованием многочастотных радиолокаторов микроволнового диапазона.
18. Разработан метод, позволяющий по данным наблюдений в рамках одной процедуры идентифицировать доминирующие режимы атмосферной изменчивости в средних широтах и реконструировать фазовое пространство, обеспечивающее разделение этих режимов. Метод сочетает в себе два подхода к нелинейному анализу данных: построение и анализ сети (графа) повторяющихся состояний и нелинейный анализ главных компонент. Метод протестирован на данных, сгенерированных квазигеострофической моделью атмосферы, и затем применен к анализу данных геопотенциальных высот атмосферы в средних широтах Северного полушария в зимние сезоны с 1981 г. по настоящее время. Выявлен набор основных режимов циркуляции атмосферы планетарного масштаба, исследованы их динамические свойства и показана их связь с крупномасштабными погодными аномалиями, определившими, в частности, аномальные зимы над Евразией и Северной Америкой. Разработанный метод открывает перспективы для совершенствования эмпирического моделирования и долгосрочного прогнозирования режимов крупномасштабной атмосферной циркуляции над средними широтами.
19. В лабораторном эксперименте продемонстрирована возможность возникновения аномально высоких волн на поверхности воды в полях стоячих волн на глубокой воде. Системы встречных волн демонстрируют независимую эволюцию, так что нарастание модуляции в одной системе не подавляется второй системой волн. Затравочная модуляция первой системы не приводит к росту модуляции во второй системе. Эффект проинтерпретирован теоретически. Результаты измерений хорошо согласуются с результатами численного моделирования и с аналитическими прототипами «волн-убийц» в рамках нелинейного уравнения Шредингера.
20. Впервые разработана полуэмпирическая модель доплеровского спектра отраженного радиолокационного сигнала при зондировании ледяного покрова с аэрокосмических носителей при малых углах падения. Проведенное исследование показало, что применение радиолокатора с ножевой диаграммой направленности антенны, ориентированной вдоль направления полета, позволяет классифицировать отражающую поверхность как области морского волнения или ледяного покрова. В разработанном алгоритме, использующем зависимость сечения обратного рассеяния от угла падения, анализируется изменение параметров доплеровского спектра, обусловленное различием статистических характеристик (дисперсии уклонов) морского волнения и морского льда при измерении с авианосителей. Благодаря оригинальной процедуре синтезирования диаграммы направленности антенны удается значительно повысить пространственное разрешение орбитального радиолокатора. Полученные результаты расширяют возможности дистанционного зондирования поверхности Мирового океана, в том числе с помощью перспективных российских спутников «Океан» и «Метеор-МП», в состав бортовой аппаратуры которых включен радиолокатор с ножевой диаграммой направленности антенны.
21. Классическая процедура формирования лепестка диаграммы направленности приемной антенны в однородном пространстве обобщена на случай неоднородной среды. В свободном пространстве процедура выделяет компоненту поля, формируемую пучком параллельных лучей, а в неоднородной среде выделяется вклад пучка лучей, которые, как правило, не параллельны. Обобщение базируется на переходе от традиционного представления поля на апертуре антенны в виде суперпозиции плоских волн, к заимствованному из квантовой теории представлению поля в виде суперпозиции когерентных состояний. Развитый подход позволяет разрешать приходы сигналов одновременно по углу и координате с предельной точностью, допускаемой соотношением неопределенности.
22. Впервые экспериментально обнаружена и теоретически объяснена поляризованная спонтанная оптическая эмиссия графена под действием интенсивного терагерцового излучения и уточнена динамика неравновесной функции распределения электронов. Установлено, что характерное время релаксации направленного импульса носителей заряда уменьшается более чем на порядок (до 20-30 фс) относительно случая воздействия слабых электрических полей. Применение эффекта люминесценции графена в сильном ТГц поле позволило визуализировать двумерные оптические изображения сфокусированных терагерцовых пучков, получить ближнепольное пространственное распределение усиления электрического поля на металлическом острие с радиусом кривизны 2 мкм. Экспериментально исследовано возникновение оптической нелинейности второго порядка в графене, находящемся в сильном терагерцовом поле. Развита аналитическая теория эффекта, позволяющая количественно объяснить наблюдаемую генерацию второй оптической гармоники в условиях, при которых использование стандартной теории возмущений невозможно.
23. Продемонстрировано, что нелинейные искажения волнового фронта сверхмощного фемтосекундного лазерного импульса, скомпрессированного по технологии CafCA (CompressionafterCompressionApproach), можно эффективно исправлять при помощи адаптивной оптической системы на основе деформируемого зеркала и датчика волнового фронта гартмановского типа. Впервые показано, что CafCA позволяет не только многократно увеличить пиковую мощность лазерного импульса при сохранении его энергетики, но и прямо пропорционально поднять лазерную интенсивность в перетяжке при фокусировке. Для фокусирующей системы F/2,5 в эксперименте продемонстрировано увеличение числа Штреля с 0,16 до 0,43. При этом расчеты показывают, что пиковая интенсивность возросла еще больше - до 52% от теоретического предела. В основу работы легли расчеты фазовой самомодуляции импульса в элементе с кубической нелинейностью, показывающие, что эффективная обратная связь на основе датчика Гартмана может осуществляться как в узком спектральном интервале около центральной длины волны, так и в полном спектре импульса после самомодуляции.
24. Оптоакустическая ангиография и оптическая диффузионная спектроскопия для экспериментальной онкологии
Уникальные возможности разработанных в ИПФ РАН экспериментальных установок для оптоакустической ангиографии и оптической диффузионной спектроскопии позволили дать прижизненную оценку структуры сосудистой сети экспериментальных опухолей плотности и сегментации сосудов, а также оценить степень оксигенации опухоли в динамике. В экспериментах по оценке реакции опухоли на лучевое воздействие впервые показано снижение плотности и повышение фрагментации мелких сосудов (<300 мкм), в то время как для крупных сосудов выявлена обратная реакция. Длительность сосудистого ответа возрастает с повышением дозы облучения, при этом радиационно-индуцированная реоксигенация выявлена только при высокой дозе облучения и происходит несмотря на неполное восстановление повреждений сосудов.
25. Для создания сверхплотной электрон-позитронной плазмы в сверхсильных полях в результате пробое вакуума вследствие развития квантово-электродинамического каскада предложено использовать многопучковую конфигурацию лазерной системы, максимизирующую магнитное поле. Создаваемая электрон-позитронная плазма в лазерных полях такой конфигурации формируется в концентрические цилиндрические слои, в которых под действием электрического поля возбуждаются азимутальные токи, способствующие θ-пинчеванию электрон-позитронный плазмы. Показано, что минимальный порог пробоя вакуума в такой конфигурации полей составляет 10 ПВт и определяется свойствами движения электронов в режимах аномального и нормального радиационных захватов. Предложен способ детектирования пробоя вакуума на основании качественного изменения распределений электронов и гамма-фотонов по углу вылета из фокальной области в результате развития каскада.
26 В настоящее время бурно развивается так называемое "новое поколение" моделей нейронных масс, которые позволяют описывать коллективное поведение больших нейронных сетей с помощью низкоразмерных динамических систем для усредненных переменных. Однако ранее предложенные модели справедливы только для сетей бесконечно большого размера и с модельной (лоренцевой) формой неоднородности. Предложенные нами новые подходы позволяют описывать нейронные сети конечного размера и с произвольной формой неоднородности, что может приводить к существенному изменению их коллективной динамики.
27 Исследовано влияние реакции излучения на динамику частиц при взаимодействии электрон-позитронных пучков, а также на динамику электронов в плазменном ускорителе. Показано, что фокусировка пучков при столкновении пучков может быть значительно усилена за счет эффекта реакции излучения. Получено приближенное аналитическое решение уравнений движения с учетом силы реакции излучения. Аналитическая модель подтверждена QED-PIC моделированием. Для плазменного ускорителя в приближении постоянной ускоряющей силы показано, что амплитуда колебаний параметра КЭД χ в радиационно-доминирующем режиме достигает равновесного значения, определяемого только величиной ускоряющего поля, а усредненная по бетатронным колебаниям сила реакции излучения выходит на насыщение при значении, которое меньше ускоряющей силы и, следовательно, не может остановить ускорение.
28 Рассмотрены два способа дополнительного временного сжатия мощных фемтосекундных импульсов на выходе оптического компрессора без использования чирпирующих зеркал. Первый основан на использовании кристалла KDP в области аномальной дисперсии линейной части показателя преломления, применим для временного самосжатия мощных лазерных импульсов ближнего ИК диапазона с центральной длиной волны более 980 нм. Предложен метод поиска параметров лазерного пучка и кристалла для реализации временной самокомпрессии. В экспериментах продемонстрировано сокращение длительности лазерных импульсов с центральной длиной волны 1034 нм с 266 фс до 94 фс при распространении вдоль оптической оси в кристалле KDP толщиной 21 см.
Во втором способе временное сжатие мощных фемтосекундных лазерных импульсов реализуется при прохождении импульсом двух последовательно расположенных плоскопараллельных прозрачных диэлектрических пластин, например, изготовленных из плавленого кварца. Первая пластина используется для уширения спектра, а вторая - сверхтонкая, с толщиной порядка длины волны, для коррекции спектральной фазы. Для ИК лазерных импульсов с пиковой интенсивностью ~ТВт/см2 и длительностью десятки фемтосекунд толщина первой пластины составляет несколько мм, а толщина второй доли мкм. Численное моделирование показало, что после уширения спектра в первой пластине можно добиться сокращения длительности и роста пиковой интенсивности в отражённом от второй пластины пучке при оптимизации её толщины и угла падения на её поверхность. Здесь, тонкая пластина представляет собой интерферометр, который модулирует амплитуду и фазу спектра у прошедшего и отраженного импульсов.
29 На порядок повышена точность расчетов интенсивностей молекулярных спектральных линий. Предшествующий барьер неопределенности, составлявший в лучших случаях около 1%, удалось преодолеть за счет повышения точности расчетов из первых принципов поверхностей потенциальной энергии и дипольного момента. Точность расчетов, на примере молекулы СО, подтверждаются независимыми измерениями интенсивностей линий молекулы в ближнем ИК диапазоне в трех ведущих экспериментальных мировых метрологических лабораториях с помощью четырёх различных по физическому принципу методов измерения. Полученные результаты согласуются друг с другом на уровне 1‰, при среднем отклонении от теории 0.6 ‰, а по наиболее точно измеряемым линиям 0.4 ‰. Это позволят гарантировать погрешность расчета менее десятой доли процента, что на порядок лучше предшествующих достижений. Столь высокая точность необходима для приложений спектроскопии в области количественного анализа состава газовых смесей и в перспективе будет распространена на другие молекулы.
30 Предложен метод управления поляризацией субфемтосекундных импульсов ВУФ/рентгеновского излучения, образованных совокупностью гармоник высокого порядка оптического поля, в процессе их усиления в неоноподобной активной среде плазменного рентгеновского лазера, которая дополнительно облучается репликой лазерного поля фундаментальной частоты линейной поляризации. На примере активной плазмы неоноподобных ионов Ti12+ показана возможность усиления совокупности высоких гармоник эллиптической поляризации без существенного изменения эллиптичности, а также с её увеличением. Кроме того, показана возможность высокоэффективного преобразования линейно поляризованного излучения совокупности высоких гармоник в циркулярно поляризованное за счёт управляемого фазового сдвига между ортогональными поляризационными компонентами. Результаты работы открывают возможность получения интенсивных субфемтосекундных импульсов ВУФ/рентгеновского излучения с управляемой поляризацией для исследования динамики и структуры магнитных и хиральных сред.
31 Экспериментально подтверждено существование нового типа электромагнитных предвестников в виде квазистатических электрического и магнитного полей высокой напряженности, распространяющихся впереди мощных ультракоротких лазерных импульсов в электрооптических кристаллах. В отличие от классических предвестников Зоммерфельда и Бриллюэна, квазистатические предвестники униполярны, и их генерация связана не с дисперсионным расплыванием лазерного импульса, а с излучением квазистатических полей всплеском тока фотогенерируемых электронов в выпрямленном электрическом поле оптического импульса. При возбуждении кристалла GaP фемтосекундными импульсами титан-сапфирового лазера с пиковой интенсивностью в несколько ГВт/см2 был зарегистрирован предвестник длительностью несколько пикосекунд с напряженностью поля около 1 кВ/см. Предвестники с большей напряженностью поля могут быть получены при накачке кристаллов LiNbO3 лазерными импульсами со скошенным фронтом интенсивности. Квазистатические предвестники перспективны для использования в целях ускорения заряженных частиц и управления магнитным порядком в веществе.
32 Впервые теоретически и экспериментально рассмотрена динамика счетного числа вихрей вблизи одиночного краевого дефекта (разреза) в узкой сверхпроводящей пленке. Обнаружено образование упорядоченного веера вихрей и поперечного (‘холловского’) напряжения, обусловленных взаимным отталкиванием вихрей. При приложении поперечного магнитного поля преимущественное зарождение вихрей на разрезе приводит к невзаимному, диодному, эффекту протекания тока в сверхпроводящей пленке. Полученные оценки скорости движения вихрей свыше 1 км/с позволяют использовать этот эффект для реализации сверхпроводящего диода гигагерцового диапазона частот.
33 Для мощных источников синхротронного излучения и лазеров на свободных электронах разработана методика ионно-пучковой обработки поверхности монокристаллического кремния, применяемого в кристалл-монохроматорах и элементах асферической оптики. Методика основана на использовании ионов с энергией, достаточной для аморфизации поверхностного слоя кремния, что значительно снижает зависимость скорости травления от угла падения ионов и подавляет развитие шероховатости поверхности при ионном распылении. Эффективность методики продемонстрирована на примере Si(110) кристалл-монохроматора, ошибка формы и шероховатость поверхности которого были уменьшены более чем на порядок по сравнению с ранее достигнутыми значениями.
34 Разработан проект рентгенооптической системы безмасочного литографа на основе точечного лазерно-плазменного источника излучения на 13,5 нм и микроэлектромеханической системы микрозеркал в качестве динамической маски. Созданный проекционный трехзеркальный объектив с 400-кратным уменьшением при размере пикселя маски 8х8 мкм обеспечивает расчетную производительность литографа более 1 пластины 200 мм в час с разрешением до 20 нм. Макетирование оптических элементов подтвердило основные принципы, заложенные в конструкцию рентгеновского безмасочного литографа, что позволяет приступить к этапу опытно-конструкторских работ по его созданию.
35 Применен метод терагерцовой газовой спектроскопии высокого разрешения для анализа многокомпонентного состава продуктов термического разложения биологических жидкостей (урины) у онкобольных для выявления на ранних стадиях нефропатических осложнений после курса химиотерапии. Данный подход в метаболомике открывает новые возможности диагностики и лечении различных заболеваний на основе анализа конечных и промежуточных продуктов обмена веществ. Разработано и передано в производство специализированное спектральное оборудование, обладающее для этих целей высокой селективностью и чувствительностью в терагерцовом частотном диапазоне.
36 Учет роста отражения подложек GaAs в области остаточных лучей и оптимизация толщины диэлектрического CdTe волновода позволили получить в гетероструктурах с квантовыми ямами HgCdTe стимулированное излучение в области 18-31 мкм. Теоретически анализ показывает, что при уменьшении доли Cd в квантовых ямах диапазон генерации стимулированного излучения может быть расширен до 40 мкм. Продемонстрирована непрерывная перестройка длины волны стимулированного изучения от 27 до 18 мкм изменением температуры от 8 до 70К.
37 Теоретически предсказана возможность генерации вихрей Абрикосова в сверхпроводнике второго рода и вихревых состояний в сверхпроводящих кольцах под действием циркулярно поляризованной электромагнитной волны
38 Теоретически рассчитан и экспериментально измерен эффект Холла, связанный со спин-орбитальным взаимодействием электронов с сильным электрическим полем E ~ 109 В/м в туннельном контакте СоFeB/MgO/Pt. Отличительной особенностью выявленного эффекта Холла является квадратичная зависимость холловского напряжения от величины электрического поля в контакте.
кто честно дочитал до этого места может обращаться за призом
UPD что-то поналезло в комментарии много разного.
1. Для крупномасштабной магнитной ловушки ГДЛ (ИЯФ СО РАН) разработана система регистрации спектров коллективного рассеяния микроволнового излучения, позволяющая исследовать функцию распределения быстрых ионов по скоростям и неустойчивости высокотемпературной плазмы с субтермоядерными параметрами. Создан диагностический комплекс, включающий мощный 450 кВт / 54,5 ГГц гиротрон в качестве источника зондирующего излучения, два независимых высокочувствительных радиометра диапазона 54,47±0,55 ГГц для одновременной регистрации рассеянного излучения в «ортогональных» геометриях, квазиоптические системы фокусировки зондирующего и рассеянного излучения. Развиты методы моделирования распространения и рассеяния микроволновых пучков в неоднородной плазме с необходимой для интерпретации эксперимента точностью. В пилотных экспериментах на установке ГДЛ с нагревом плазмы нейтральными пучками отработана методика измерений и впервые для открытых ловушек такого масштаба зарегистрированы сигналы рассеяния от быстрых ионов.
2. На базе магнитно-экранированной системы разработан технологический гиротронный комплекс нового поколения, способный осуществлять генерацию излучения на частотах 28, 35, 45, 95 (s = 2) ГГц при уровне выходной мощности в десятки кВт.
В режиме 28 ГГц продемонстрирована устойчивая долговременная генерация рабочей моды на основном циклотронном резонансе с мощностью 25 кВт при энергопотреблении соленоида 13 кВт (магнитное поле 1 Тл). Эффективность генерации достигает 55% без рекуперации остаточной энергии электронного пучка. Результирующий КПД всего комплекса составил 32 %, что в 1,5 раза превышает аналогичный параметр для существующих систем.
3. Показана возможность создания источников непрерывного суб-ТГц и ТГц излучения высокой мощности на основе эффекта многократного умножения частоты в гиротронах. Эффективное возбуждение циклотронных гармоник с номерами s=4n+1 (n=1,2,3…) обусловлено специфическим свойством мод цилиндрических волноводов, согласно которому выполняются условия одновременного резонанса электронного пучка с двумя ТЕ-модами на разных гармониках. Эффект подтверждён в proof-of-principle эксперименте, в котором впервые продемонстрировано возбуждение пятой циклотронной гармоники в режиме умножения частоты в киловаттном гиротроне с рабочей частотой 45 ГГц. Мощность излучения на умноженной частоте 225 ГГц составила 100 мВт. Согласно проведенному анализу, в существующих мегаваттных гиротронах мощность излучения на пятой гармонике в диапазоне 0,81,3 ТГц может достигать десятков Ватт. Необходимые для возбуждения высоких гармоник условия требуют захвата гиротрона внешним сигналом.
4. Создан макет нового типа оптического квантового магнитометра на основе кросс-релаксационных резонансов в ансамбле NV-центров в алмазе. Магнитометр не использует СВЧ-излучение, применяемое при традиционной схеме магнитометрии с NV-центрами и позволяет проводить как скалярное (одна проекция), так и векторное измерение магнитного поля. Для сенсора с размером кристалла алмаза 300 мкм в скалярном режиме продемонстрирована чувствительность к магнитному полю 18 нТл/Гц1/2.
5. На основе разработанной теории релятивистской ударной волны с учётом существенной роли жёсткого синхротрон-комптоновского излучения и рождения электрон-позитронных пар осуществлено полноценное моделирование спектра послесвечения гамма-всплеска в диапазоне 12 порядков по энергии фотонов. Использованы наблюдения гамма-всплеска GRB190114C в диапазоне 1 эВ - 1 ТэВ, ставшие недавно доступными. Они впервые позволили указать параметры релятивистской ударной волны и их эволюцию. В частности, выяснено, что средняя энергия электронов, инжектированных на фронте волны, растёт по мере её торможения, а доля энергии, затраченной на образование электрон-позитронных пар, остаётся постоянной. Полученный результат не объясним в предшествующих ограниченных моделях ударных волн.
6. Создан квазиоптический субдоплеровский спектрометр на основе провала Лэмба с газовой ячейкой большого размера. Благодаря использованию большего диаметра ячейки, позволившего уменьшить уширение линий за счет роста пролетного времени, калиброванного аттенюатора и синтезаторов с более низким фазовым шумом, удалось не только измерить с высокой точностью частоты переходов молекул с учётом сверхтонкого расщепления, но в ряде случаев впервые исследовать их сдвиги за счёт как давления, так и мощности излучения. В частности, с точностью ≤ 1 кГц в диапазоне 87 - 111 ГГц исследована сверхтонкая структура спектра молекул CH3CN, 13CH3CN, CH313CN, CH3C15N, HNCO и торсионно-вращательный спектр CH3OH и CH2DOH. Измеренные частоты линий представляют большой интерес для исследования внутренней динамики областей звездообразования и эволюционных изменений фундаментальных констант.
7. Предложен и реализован релятивистский черенковский генератор поверхностной волны планарной геометрии. Планарная геометрия пространства взаимодействия позволяет обеспечить эффективную селекцию мод при использовании «открытых» по поперечной координате замедляющих систем с достаточно большой сверхразмерностью. На сильноточном ускорителе «СИНУКИ» реализован ленточный релятивистский электронный пучок с энергией частиц 650 кэВ, током до 1 кА, длительностью 17 нс и шириной до 2 см, фокусируемый ведущим магнитным полем напряженностью до 3 Тл. При оптимальной юстировке пучка относительно замедляющей системы получена стабильная одномодовая генерация на частоте 75 ГГц с длительностью микроволновых импульсов до 5 нс и выходной мощностью 25 МВт.
8. Дано объяснение наличия двух режимов электронного циклотронного нагрева высокотемпературной плазмы с «узким» и «широким» профилем энерговклада - нового эффекта, обнаруженного в экспериментах по достижению рекордных параметров плазмы в открытой магнитной ловушке ГДЛ (ИЯФ СО РАН им. Г. И. Будкера, Новосибирск) в 2014 году. Наблюдаемые в эксперименте режимы были интерпретированы как самосогласованный процесс установления профиля электронной температуры за счет баланса нагрева и потерь, которые в свою очередь зависят от температуры электронов. Показано, что переход от режима с широким профилем поглощения к режиму с локализованным в приосевой области нагревом происходит в результате развития специфической «перегревной» неустойчивости неоднородной плазмы, когда с увеличением температуры эффективность резонансного поглощения СВЧ мощности растет быстрее, чем потери энергии в газодинамическом режиме удержания.
9. Для сверхмощного длинноимпульсного ЛСЭ суб-ТГц/ТГц диапазона, разрабатываемого в сотрудничестве ИПФ РАН (Н.Новгород) и ИЯФ СО РАН (Новосибирск) на базе линейного индукционного ускорителя, предложена и реализована электродинамическая система на основе модифицированных брэгговских структур. Отличительной особенностью таких структур является включение в цепь обратной связи квазикритических мод, что в условиях существенной сверхразмерности значительно повышает их селективность по сравнению с традиционными аналогами, использующими связь двух встречных бегущих волн. Работоспособность структур нового типа в диапазоне до 0,7 ТГц подтверждена экспериментально в «холодных» электродинамических тестах, проведенных при поперечных размерах (диаметре) структур, составляющих около 45 длин волн, где продемонстрирован коэффициент отражения по мощности ~ 8090% в частотной полосе менее 10 ГГц.
10. При помощи индийского радиоинтерферометра GMRT проведены исследования атомарной оболочки области ионизованного водорода S187 в линии 21 см с рекордным для таких наблюдений угловым разрешением в 8 угловых секунд, которого удалось добиться за счет оригинальных подходов к обработке интерферометрических данных.
Впервые выявлена сильная фрагментированность атомарной оболочки. Соотношение масса-размер для фрагментов предполагает, что они являются продуктом диссоциации дозвездных молекулярных конденсаций. Выявлены плотные сгустки на разных стадиях эволюции, а также признаки стимулирования звездообразования за счет взаимодействия ионизованного, атомарного и молекулярного газа.
11. Разработана самосогласованная физическая и численная модель главной стадии молнии, результаты которой протестированы путем сравнения с данными ряда лабораторных экспериментов, в том числе по сильноточным разрядам (1-250 кА). Радиус канала и динамика ударной волны, а также радиальные распределения температуры и электронной концентрации хорошо согласуются с экспериментальными данными, причем для токов выше 100 кА принципиальным является учет пинч-эффекта. Экспериментально исследована динамика свечения длинного искрового разряда в сквозной фазе и фазе обратного удара с помощью стрик-камер и синхронного измерения тока. Измерены скорости лидеров в сквозной фазе и скорости быстрой и медленной волн светимости искрового канала на стадии обратного удара ((1-7)∙107 м/с и (4-8)∙106 м/с соответственно). Обнаружено, что канал разряда в области соединения положительного и отрицательного лидеров всегда расщеплен, а яркость канала в области встречи лидеров ослаблена. Таким образом, в экспериментах с длинной искрой впервые показано, что свойства общей стримерной зоны лидеров и характеристики процесса формирования канала во время встречи лидеров существенным образом влияют на параметры импульса тока главной стадии, который является источником всех основных поражающих факторов молнии.
12. Впервые продемонстрировано влияние повышенного уровня магнитного поля Шумановского диапазона частот на сигнальные системы растений и их реакции на действие дополнительных (стрессовых) факторов. Обнаружено, что магнитное поле с частотой второго Шумановского резонанса (14.3 Гц) усиливает электрические реакции пшеницы, индуцированные светом; механизмом усиления служит влияние магнитного поля на внутриклеточную регуляцию, включая модификацию систем, связанных с кальциевым, протонным и редокс сигналингом. Обнаруженный в экспериментах протекторный эффект магнитного поля при действии засухи также может объясняться его влиянием на сигнальные системы.
13. Впервые проведено экспериментальное исследование и выполнен сравнительный анализ статистических характеристик флуктуаций яркостной температуры на длине волны 8 мм и короткопериодных (1-103 с) флуктуаций электрического поля для разных типов облаков: облака высокого яруса (Cs); кучевые облака (Cu); кучево-дождевые облака без молнии, вызывающие сильные возмущения электрического поля вблизи земной поверхности (Cb); кучево-дождевые грозовые облака с грозовыми разрядами (Cb+). Показано, что измеренные спектральные плотности яркостной температуры атмосферы и флуктуаций электрического поля достаточно хорошо соответствуют в рассматриваемом диапазоне частот результатам теоретического рассмотрения в рамках приближения Колмогоровской турбулентности. Для грозовых облаков оценки относительных колебаний влагосодержания дают величины порядка десятков процентов. Наблюдается тенденция к относительному увеличению амплитуды флуктуаций яркостной температуры на частотах выше 10 мГц.
14. Новый метод исследования устойчивости к сильным возмущениям впервые применен для изучения свойств реальной природной системы: для анализа изменения стабильности климатической системы Земли за последние 2,6 миллиона лет (период Плейстоцена). На основе нового метода и нелинейной эмпирической реконструкции оператора эволюции климата Земли продемонстрировано, что устойчивость глобального климата к возмущениям любой природы снижается на протяжении всего Плейстоцена, усиливая, тем самым, его реакцию на быстрые (с тысячелетним масштабом и меньше) климатические вариации. Именно этот фактор, обусловленный нелинейностью земной климатической системы, привел к качественной перестройке эволюции глобального климата около миллиона лет назад: кардинально изменились продолжительность (с 41 тысячи лет на 100-120 тысяч лет) ледниковых циклов и их структура (на порядок возросло отношение продолжительностей холодной и теплой фаз внутри каждого цикла).
15. Впервые предложена параметризация пространственно-временной динамики высотных разрядов (спрайтов), основанная на использовании данных глобальной сети грозопеленгации WWLLN за 2016-2021 гг. Показано, что средняя по земному шару частота инициации спрайтов составляет 0,6 спрайтов/минуту. Предложенная параметризация позволяет учитывать вклад высотных разрядов в возмущения проводимости и химического баланса мезосферы, рассчитываемые с помощью прогнозных моделей; она важна также для построения систем мониторинга ионосферы и планирования экспериментальных кампаний по исследованию высотных разрядов.
16. Впервые построена теоретическая модель инициации дробления по типу «парашют» на границе раздела воды и воздуха - основного механизма генерации брызг при штормовом ветре, объясняющая экспериментально наблюдаемые особенности этого явления. Модель предсказывает возникновение локализованных у поверхности воды мелкомасштабных возмущений, быстро нарастающих за счет неустойчивости Кельвина-Гельмгольца ветрового дрейфового течения. Слабая дисперсия позволяет описать нелинейный этап эволюции возмущений в рамках модифицированного уравнения простой волны с инкрементом. Его решение в виде нарастающих волн с укручающимся подветренным склоном, благоприятных для инициации дробления по типу «парашют», позволяет объяснить наблюдаемые масштабы возмущений и размеры генерируемых брызг. Модель создает предпосылки для переноса результатов лабораторных экспериментов по изучению механизмов генерации брызг на натурные условия.
17. Теоретически и экспериментально исследовано затухание гравитационно-капиллярных волн (ГКВ) на воде, покрытой пленкой вязкой жидкости (нефти) конечной толщины с упругими границами. Наряду с ГКВ проанализирована структура квазипродольных волн (волны Марангони), локализованных в пограничных слоях у верхней и нижней границ пленки, показано, что в зависимости от соотношения толщин пленки и вязких погранслоев, существует либо одна мода ВМ, либо две, прижатые к разным границам пленки и имеющие разные дисперсионные соотношения. Вихревая компонента ГКВ представлена как “вынужденная” ВМ, возбуждаемая потенциальной компонентой ГКВ. Показано, что “вынужденная” мода ВМ определяет затухание ГКВ, и ее амплитуда максимальна при резонансе, когда волновые числа и частоты ГКВ и ВМ близки друг другу. Соответственно, коэффициент затухания ГКВ как функция волнового числа для толстой пленки может иметь два максимума, отвечающих резонансам с разными модами ВМ. Развитая теория хорошо согласуется с имеющимися экспериментальными данными и может быть практически важной при развития методов оценки толщины нефтяных пленок использованием многочастотных радиолокаторов микроволнового диапазона.
18. Разработан метод, позволяющий по данным наблюдений в рамках одной процедуры идентифицировать доминирующие режимы атмосферной изменчивости в средних широтах и реконструировать фазовое пространство, обеспечивающее разделение этих режимов. Метод сочетает в себе два подхода к нелинейному анализу данных: построение и анализ сети (графа) повторяющихся состояний и нелинейный анализ главных компонент. Метод протестирован на данных, сгенерированных квазигеострофической моделью атмосферы, и затем применен к анализу данных геопотенциальных высот атмосферы в средних широтах Северного полушария в зимние сезоны с 1981 г. по настоящее время. Выявлен набор основных режимов циркуляции атмосферы планетарного масштаба, исследованы их динамические свойства и показана их связь с крупномасштабными погодными аномалиями, определившими, в частности, аномальные зимы над Евразией и Северной Америкой. Разработанный метод открывает перспективы для совершенствования эмпирического моделирования и долгосрочного прогнозирования режимов крупномасштабной атмосферной циркуляции над средними широтами.
19. В лабораторном эксперименте продемонстрирована возможность возникновения аномально высоких волн на поверхности воды в полях стоячих волн на глубокой воде. Системы встречных волн демонстрируют независимую эволюцию, так что нарастание модуляции в одной системе не подавляется второй системой волн. Затравочная модуляция первой системы не приводит к росту модуляции во второй системе. Эффект проинтерпретирован теоретически. Результаты измерений хорошо согласуются с результатами численного моделирования и с аналитическими прототипами «волн-убийц» в рамках нелинейного уравнения Шредингера.
20. Впервые разработана полуэмпирическая модель доплеровского спектра отраженного радиолокационного сигнала при зондировании ледяного покрова с аэрокосмических носителей при малых углах падения. Проведенное исследование показало, что применение радиолокатора с ножевой диаграммой направленности антенны, ориентированной вдоль направления полета, позволяет классифицировать отражающую поверхность как области морского волнения или ледяного покрова. В разработанном алгоритме, использующем зависимость сечения обратного рассеяния от угла падения, анализируется изменение параметров доплеровского спектра, обусловленное различием статистических характеристик (дисперсии уклонов) морского волнения и морского льда при измерении с авианосителей. Благодаря оригинальной процедуре синтезирования диаграммы направленности антенны удается значительно повысить пространственное разрешение орбитального радиолокатора. Полученные результаты расширяют возможности дистанционного зондирования поверхности Мирового океана, в том числе с помощью перспективных российских спутников «Океан» и «Метеор-МП», в состав бортовой аппаратуры которых включен радиолокатор с ножевой диаграммой направленности антенны.
21. Классическая процедура формирования лепестка диаграммы направленности приемной антенны в однородном пространстве обобщена на случай неоднородной среды. В свободном пространстве процедура выделяет компоненту поля, формируемую пучком параллельных лучей, а в неоднородной среде выделяется вклад пучка лучей, которые, как правило, не параллельны. Обобщение базируется на переходе от традиционного представления поля на апертуре антенны в виде суперпозиции плоских волн, к заимствованному из квантовой теории представлению поля в виде суперпозиции когерентных состояний. Развитый подход позволяет разрешать приходы сигналов одновременно по углу и координате с предельной точностью, допускаемой соотношением неопределенности.
22. Впервые экспериментально обнаружена и теоретически объяснена поляризованная спонтанная оптическая эмиссия графена под действием интенсивного терагерцового излучения и уточнена динамика неравновесной функции распределения электронов. Установлено, что характерное время релаксации направленного импульса носителей заряда уменьшается более чем на порядок (до 20-30 фс) относительно случая воздействия слабых электрических полей. Применение эффекта люминесценции графена в сильном ТГц поле позволило визуализировать двумерные оптические изображения сфокусированных терагерцовых пучков, получить ближнепольное пространственное распределение усиления электрического поля на металлическом острие с радиусом кривизны 2 мкм. Экспериментально исследовано возникновение оптической нелинейности второго порядка в графене, находящемся в сильном терагерцовом поле. Развита аналитическая теория эффекта, позволяющая количественно объяснить наблюдаемую генерацию второй оптической гармоники в условиях, при которых использование стандартной теории возмущений невозможно.
23. Продемонстрировано, что нелинейные искажения волнового фронта сверхмощного фемтосекундного лазерного импульса, скомпрессированного по технологии CafCA (CompressionafterCompressionApproach), можно эффективно исправлять при помощи адаптивной оптической системы на основе деформируемого зеркала и датчика волнового фронта гартмановского типа. Впервые показано, что CafCA позволяет не только многократно увеличить пиковую мощность лазерного импульса при сохранении его энергетики, но и прямо пропорционально поднять лазерную интенсивность в перетяжке при фокусировке. Для фокусирующей системы F/2,5 в эксперименте продемонстрировано увеличение числа Штреля с 0,16 до 0,43. При этом расчеты показывают, что пиковая интенсивность возросла еще больше - до 52% от теоретического предела. В основу работы легли расчеты фазовой самомодуляции импульса в элементе с кубической нелинейностью, показывающие, что эффективная обратная связь на основе датчика Гартмана может осуществляться как в узком спектральном интервале около центральной длины волны, так и в полном спектре импульса после самомодуляции.
24. Оптоакустическая ангиография и оптическая диффузионная спектроскопия для экспериментальной онкологии
Уникальные возможности разработанных в ИПФ РАН экспериментальных установок для оптоакустической ангиографии и оптической диффузионной спектроскопии позволили дать прижизненную оценку структуры сосудистой сети экспериментальных опухолей плотности и сегментации сосудов, а также оценить степень оксигенации опухоли в динамике. В экспериментах по оценке реакции опухоли на лучевое воздействие впервые показано снижение плотности и повышение фрагментации мелких сосудов (<300 мкм), в то время как для крупных сосудов выявлена обратная реакция. Длительность сосудистого ответа возрастает с повышением дозы облучения, при этом радиационно-индуцированная реоксигенация выявлена только при высокой дозе облучения и происходит несмотря на неполное восстановление повреждений сосудов.
25. Для создания сверхплотной электрон-позитронной плазмы в сверхсильных полях в результате пробое вакуума вследствие развития квантово-электродинамического каскада предложено использовать многопучковую конфигурацию лазерной системы, максимизирующую магнитное поле. Создаваемая электрон-позитронная плазма в лазерных полях такой конфигурации формируется в концентрические цилиндрические слои, в которых под действием электрического поля возбуждаются азимутальные токи, способствующие θ-пинчеванию электрон-позитронный плазмы. Показано, что минимальный порог пробоя вакуума в такой конфигурации полей составляет 10 ПВт и определяется свойствами движения электронов в режимах аномального и нормального радиационных захватов. Предложен способ детектирования пробоя вакуума на основании качественного изменения распределений электронов и гамма-фотонов по углу вылета из фокальной области в результате развития каскада.
26 В настоящее время бурно развивается так называемое "новое поколение" моделей нейронных масс, которые позволяют описывать коллективное поведение больших нейронных сетей с помощью низкоразмерных динамических систем для усредненных переменных. Однако ранее предложенные модели справедливы только для сетей бесконечно большого размера и с модельной (лоренцевой) формой неоднородности. Предложенные нами новые подходы позволяют описывать нейронные сети конечного размера и с произвольной формой неоднородности, что может приводить к существенному изменению их коллективной динамики.
27 Исследовано влияние реакции излучения на динамику частиц при взаимодействии электрон-позитронных пучков, а также на динамику электронов в плазменном ускорителе. Показано, что фокусировка пучков при столкновении пучков может быть значительно усилена за счет эффекта реакции излучения. Получено приближенное аналитическое решение уравнений движения с учетом силы реакции излучения. Аналитическая модель подтверждена QED-PIC моделированием. Для плазменного ускорителя в приближении постоянной ускоряющей силы показано, что амплитуда колебаний параметра КЭД χ в радиационно-доминирующем режиме достигает равновесного значения, определяемого только величиной ускоряющего поля, а усредненная по бетатронным колебаниям сила реакции излучения выходит на насыщение при значении, которое меньше ускоряющей силы и, следовательно, не может остановить ускорение.
28 Рассмотрены два способа дополнительного временного сжатия мощных фемтосекундных импульсов на выходе оптического компрессора без использования чирпирующих зеркал. Первый основан на использовании кристалла KDP в области аномальной дисперсии линейной части показателя преломления, применим для временного самосжатия мощных лазерных импульсов ближнего ИК диапазона с центральной длиной волны более 980 нм. Предложен метод поиска параметров лазерного пучка и кристалла для реализации временной самокомпрессии. В экспериментах продемонстрировано сокращение длительности лазерных импульсов с центральной длиной волны 1034 нм с 266 фс до 94 фс при распространении вдоль оптической оси в кристалле KDP толщиной 21 см.
Во втором способе временное сжатие мощных фемтосекундных лазерных импульсов реализуется при прохождении импульсом двух последовательно расположенных плоскопараллельных прозрачных диэлектрических пластин, например, изготовленных из плавленого кварца. Первая пластина используется для уширения спектра, а вторая - сверхтонкая, с толщиной порядка длины волны, для коррекции спектральной фазы. Для ИК лазерных импульсов с пиковой интенсивностью ~ТВт/см2 и длительностью десятки фемтосекунд толщина первой пластины составляет несколько мм, а толщина второй доли мкм. Численное моделирование показало, что после уширения спектра в первой пластине можно добиться сокращения длительности и роста пиковой интенсивности в отражённом от второй пластины пучке при оптимизации её толщины и угла падения на её поверхность. Здесь, тонкая пластина представляет собой интерферометр, который модулирует амплитуду и фазу спектра у прошедшего и отраженного импульсов.
29 На порядок повышена точность расчетов интенсивностей молекулярных спектральных линий. Предшествующий барьер неопределенности, составлявший в лучших случаях около 1%, удалось преодолеть за счет повышения точности расчетов из первых принципов поверхностей потенциальной энергии и дипольного момента. Точность расчетов, на примере молекулы СО, подтверждаются независимыми измерениями интенсивностей линий молекулы в ближнем ИК диапазоне в трех ведущих экспериментальных мировых метрологических лабораториях с помощью четырёх различных по физическому принципу методов измерения. Полученные результаты согласуются друг с другом на уровне 1‰, при среднем отклонении от теории 0.6 ‰, а по наиболее точно измеряемым линиям 0.4 ‰. Это позволят гарантировать погрешность расчета менее десятой доли процента, что на порядок лучше предшествующих достижений. Столь высокая точность необходима для приложений спектроскопии в области количественного анализа состава газовых смесей и в перспективе будет распространена на другие молекулы.
30 Предложен метод управления поляризацией субфемтосекундных импульсов ВУФ/рентгеновского излучения, образованных совокупностью гармоник высокого порядка оптического поля, в процессе их усиления в неоноподобной активной среде плазменного рентгеновского лазера, которая дополнительно облучается репликой лазерного поля фундаментальной частоты линейной поляризации. На примере активной плазмы неоноподобных ионов Ti12+ показана возможность усиления совокупности высоких гармоник эллиптической поляризации без существенного изменения эллиптичности, а также с её увеличением. Кроме того, показана возможность высокоэффективного преобразования линейно поляризованного излучения совокупности высоких гармоник в циркулярно поляризованное за счёт управляемого фазового сдвига между ортогональными поляризационными компонентами. Результаты работы открывают возможность получения интенсивных субфемтосекундных импульсов ВУФ/рентгеновского излучения с управляемой поляризацией для исследования динамики и структуры магнитных и хиральных сред.
31 Экспериментально подтверждено существование нового типа электромагнитных предвестников в виде квазистатических электрического и магнитного полей высокой напряженности, распространяющихся впереди мощных ультракоротких лазерных импульсов в электрооптических кристаллах. В отличие от классических предвестников Зоммерфельда и Бриллюэна, квазистатические предвестники униполярны, и их генерация связана не с дисперсионным расплыванием лазерного импульса, а с излучением квазистатических полей всплеском тока фотогенерируемых электронов в выпрямленном электрическом поле оптического импульса. При возбуждении кристалла GaP фемтосекундными импульсами титан-сапфирового лазера с пиковой интенсивностью в несколько ГВт/см2 был зарегистрирован предвестник длительностью несколько пикосекунд с напряженностью поля около 1 кВ/см. Предвестники с большей напряженностью поля могут быть получены при накачке кристаллов LiNbO3 лазерными импульсами со скошенным фронтом интенсивности. Квазистатические предвестники перспективны для использования в целях ускорения заряженных частиц и управления магнитным порядком в веществе.
32 Впервые теоретически и экспериментально рассмотрена динамика счетного числа вихрей вблизи одиночного краевого дефекта (разреза) в узкой сверхпроводящей пленке. Обнаружено образование упорядоченного веера вихрей и поперечного (‘холловского’) напряжения, обусловленных взаимным отталкиванием вихрей. При приложении поперечного магнитного поля преимущественное зарождение вихрей на разрезе приводит к невзаимному, диодному, эффекту протекания тока в сверхпроводящей пленке. Полученные оценки скорости движения вихрей свыше 1 км/с позволяют использовать этот эффект для реализации сверхпроводящего диода гигагерцового диапазона частот.
33 Для мощных источников синхротронного излучения и лазеров на свободных электронах разработана методика ионно-пучковой обработки поверхности монокристаллического кремния, применяемого в кристалл-монохроматорах и элементах асферической оптики. Методика основана на использовании ионов с энергией, достаточной для аморфизации поверхностного слоя кремния, что значительно снижает зависимость скорости травления от угла падения ионов и подавляет развитие шероховатости поверхности при ионном распылении. Эффективность методики продемонстрирована на примере Si(110) кристалл-монохроматора, ошибка формы и шероховатость поверхности которого были уменьшены более чем на порядок по сравнению с ранее достигнутыми значениями.
34 Разработан проект рентгенооптической системы безмасочного литографа на основе точечного лазерно-плазменного источника излучения на 13,5 нм и микроэлектромеханической системы микрозеркал в качестве динамической маски. Созданный проекционный трехзеркальный объектив с 400-кратным уменьшением при размере пикселя маски 8х8 мкм обеспечивает расчетную производительность литографа более 1 пластины 200 мм в час с разрешением до 20 нм. Макетирование оптических элементов подтвердило основные принципы, заложенные в конструкцию рентгеновского безмасочного литографа, что позволяет приступить к этапу опытно-конструкторских работ по его созданию.
35 Применен метод терагерцовой газовой спектроскопии высокого разрешения для анализа многокомпонентного состава продуктов термического разложения биологических жидкостей (урины) у онкобольных для выявления на ранних стадиях нефропатических осложнений после курса химиотерапии. Данный подход в метаболомике открывает новые возможности диагностики и лечении различных заболеваний на основе анализа конечных и промежуточных продуктов обмена веществ. Разработано и передано в производство специализированное спектральное оборудование, обладающее для этих целей высокой селективностью и чувствительностью в терагерцовом частотном диапазоне.
36 Учет роста отражения подложек GaAs в области остаточных лучей и оптимизация толщины диэлектрического CdTe волновода позволили получить в гетероструктурах с квантовыми ямами HgCdTe стимулированное излучение в области 18-31 мкм. Теоретически анализ показывает, что при уменьшении доли Cd в квантовых ямах диапазон генерации стимулированного излучения может быть расширен до 40 мкм. Продемонстрирована непрерывная перестройка длины волны стимулированного изучения от 27 до 18 мкм изменением температуры от 8 до 70К.
37 Теоретически предсказана возможность генерации вихрей Абрикосова в сверхпроводнике второго рода и вихревых состояний в сверхпроводящих кольцах под действием циркулярно поляризованной электромагнитной волны
38 Теоретически рассчитан и экспериментально измерен эффект Холла, связанный со спин-орбитальным взаимодействием электронов с сильным электрическим полем E ~ 109 В/м в туннельном контакте СоFeB/MgO/Pt. Отличительной особенностью выявленного эффекта Холла является квадратичная зависимость холловского напряжения от величины электрического поля в контакте.
кто честно дочитал до этого места может обращаться за призом