Институт теоретической физики им. Л.Д. Ландау


Российской академии наук

Направлено в печать

Поглощение микроволнового излучения сверхпроводящими проводами

27 июня в 12:30

Полькин А. В., Скворцов М. А.

В работе исследовано поглощение микроволнового излучения сверхпроводящим проводом, по которому течёт постоянный ток. Для этого в ведущем порядке по микроволновому излучению была рассчитана проводимость с учётом энергетической релаксации за счёт туннелирования в несверхпроводящий резервуар. При достаточно высоких температурах существует область частот, в которой проводимость пропорциональна времени неупругой релаксации и может превышать стандартное выражение для проводимости сверхпроводника, определяющееся упругими процессами. Однако, эта область в линейной проводимости исчезает при уменьшении постоянного тока до нуля.

Поглощение инерционных волн столбовым вихрем во вращательной турбулентности

27 июня в 11:30 (короткий доклад)

Ивченко Н.А., Вергелес С.С.

В трехмерных турбулентных течениях вращающейся жидкости, где сила Кориолиса преобладает над силами инерции, наблюдается (экспериментально [1] и численно [2]) формирование столбовых вихрей - крупномасштабных когерентных долгоживущих потоков, однородных вдоль оси вращения. В работе мы строим аналитическую модель, описывающую как осесимметричное течение вихря поддерживает себя за счет поглощения инерционных волн. Изучается случай накачки, когда инерционные волны попадают в вихрь с периферии системы, где возбуждается турбулентность. В пределе коротких длин волн и малой вязкости нами показано, что при движении квазимонохроматическая волна, пришедшая в вихрь, передает тому свою энергию и импульс только в узкой окрестности критического слоя [3], который формируется для нее средним сдвиговым течением. В докладе мы представляем определение поперечной компоненты тензора Рейнольдса, усредненной по ансамблю волн, которая задает профиль скорости вихря [4].

[1] D.D. Tumachev, A.A. Levchenko, S.S. Vergeles, S.V. Filatov, Observation of a large stable anticyclone in rotating turbulence, PoF, 36(12), 126620 (2024).
[2] Seshasayanan, K. & Alexakis, A. Condensates in rotating turbulent flows. JFM, 841, 434–462 (2018).
[3] Haynes, P., 2015. Critical Layers. In: G. R. North et al., Encyclopedia of Atmospheric Sciences, 2nd edition, Vol 2.
[4] I.V. Kolokolov, L.L. Ogorodnikov, and S.S. Vergeles, Structure of coherent columnar vortices in three-dimensional rotating turbulent flow, Phys. Rev. Fluids 5, 034604 (2020).

Движение частиц с нейтральной плавучестью в турбулентной жидкости

20 июня в 12:30 (короткий доклад)

Маснев Н.Г.

Мы аналитически и численно исследуем статистические свойства динамики жестких сферических частиц с нейтральной пдавучестью. Частицы помещены в турбулентный поток с сильной сдвиговой составляющей. В качестве простейшей модели мы рассматриваем сдвиговой поток осесимметричного вихря с турбулентными флуктуациями и вычисляем распределение частиц от расстояния до центра вихря. Мы представляем количественные результаты, полученные в рамках модели точечной частицы с флуктуациями, которые коррелированы во времени.

О спектре уравнения 'т Хофта в двумерной КХД

20 июня в 11:30

Артемьев Александр

В модели 'т Хофта (планарном пределе двумерной квантовой хромодинамики) спектр частиц-"мезонов" определяется решением одноименного интегрального уравнения. Для некоторых значений параметров (масс составляющих "мезон" кварков) Фатеев-Лукьянов-Замолодчиков, сведя задачу к уравнению типа TQ-уравнения Бакстера, смогли получить непертурбативные аналитические результаты, такие, как выражения для спектральных сумм, а так же систематическое (1/n)-разложение для собственных значений. Мы обобщаем использованный ими метод на случай произвольных кварковых масс. Полученные нами формулы подтверждаются численным решением, а также известными из других подходов аналитическими выражениями в предельных случаях. Доклад основан на совместной работе 2504.12081 с А. Литвиновым и П. Мещеряковым.

Нелокальная фотоника разупорядоченных сред

23 мая в 11:30

Харинцев С. С. (Институт физики, Казанский федеральный университет)

Нелокальная фотоника – это новое научное направление, которое изучает взаимодействие света со средами, обладающими сильной пространственной дисперсией. Учет пространственной дисперсии (или пространственной нелокальности) приводит к существенно новым физическим принципам взаимодействия света и вещества. В частности, в нелокальных средах возникают непрямые оптические переходы, обусловленные пространственным синхронизмом электронов и фотонов, локализованных вблизи структурных неоднородностей. В основе данного явления лежит увеличение импульса фотонов при их пространственной локализации.
Примером нелокальных сред являются двойные системы «кристалл-жидкость», структура которых обладает дальним порядком и локальным беспорядком. К таким системам относятся галоидные перовскиты, жидкие кристаллы, коллоидные системы, высокоэнтропийные кристаллы, полимеры, вода, мицеллы, белки и т.д. [1, 2].
В докладе будут рассмотрены такие полупроводники как кремний [3] и металл-галоидные перовскиты [4], в которых наблюдается широкополосное неупругое рассеяния света, известного как электронное комбинационное рассеяние света [1-3]. Будет показано, что электронное рассеяние света вызывает аномальное увеличение показателя преломления гетерогенных сред и приводит к их оптическому нагреву. В лекции будут рассмотрены некоторые приложения в области оптоэлектроники, фотовольтаики и биомедицины.

[1] S. S. Kharintsev, E. I. Battalova, V. Mkhitaryan, V. M. Shalaev. How near-field photon momentum drives unusual optical phenomena: opinion // Optical Materials Express, 2024. – V. 14. – P. 2017-2022.
[2] S. S. Kharintsev, E. I. Battalova, A. I. Noskov, J. Merham, E. O. Potma, D. A. Fishman. Photon-Momentum-Enabled Electronic Raman Scattering in Silicon Glass // ACS Nano 2024, – V. 18. – P. 9557–9565
[3] S. S. Kharintsev, A. I. Noskov, E. I. Battalova, L. Katrivas, A. B. Kotlyar, J. G. Merham, E. O. Potma, V. A. Apkarian, D. A. Fishman. Photon Momentum Enabled Light Absorption in Silicon // ACS Nano 2024, – V. 18. – P. 26532–26540
[4] S. S. Kharintsev, E. I. Battalova, I. A. Matchenya, A. G. Nasibulin, A. A. Marunchenko, A. P. Pushkarev. Extreme Electron-Photon Interaction in Disordered Perovskites // Adv. Sci. 2024, – V. 11. – P. 2405709.

Динамика растягиваемых везикул

16 мая в 14:00

Шишкин М.А., Пикина Е.С., Лебедев В.В.

Замкнутые липидные мембраны (везикулы), будучи гибкими и слабосжимаемыми, демонстрируют богатство несферических форм (особенно замысловатых даже при простых внешних воздействиях). В рамках гидродинамического подхода бислой рассматривается как бесконечно тонкая жидкая пленка с поверхностной плотностью свободной энергии [W.Helfrich, Z.Naturforsch (1973)], и возникающие при этом силы вызывают в окружающей вязкой жидкости течение, увлекающее мембрану.Мы численно моделируем динамику формы везикулы из-за сильной нелинейности. В докладе будут показаны результаты исследования поведения вытянутых везикул под действием растягивающих сил, таких как растягивающий поток и оптический пинцет. Имеется два критических значения амплитуды растягивающей силы: первое, отвечающее образованию формы "гири" с возможным бесконечным удлинением; и второе, связанное с так называемой жемчужной неустойчивостью "pearling instability", т.е. с формированием капель, соединенных тонкими трубочками [Kantsler V., Segre E., Steinberg V. (2008)]. Кроме того будет продемонстрирована поздняя стадия: после образования жемчужин остается медленная (в силу тонкости трубочек) динамика.

Аномальное пропускание света оптически толстыми пленками никеля, являющимися оптоакустическими трансдьюсерами

25 апреля в 11:30 (короткий доклад)

Н.А. Иногамов

Технологии, связанные с ультратонкими пленками, имеют важное значение для микроэлектроники. В этой связи много внимания обращают на механические и оптические свойства пленок. В настоящей работе исследованы пленки никеля на подложке из стекла. Обнаружен неожиданный эффект прозрачности пленок для света с пропусканием 1-10% падающего излучения. При этом пленки, во-первых, имеют толщину достаточно большую по отношению к толщине скин-слоя 12–13 нм; поэтому такое пропускание названо «аномальным». И, во-вторых, сохраняют свои упругие механические характеристики, которые не отличаются от свойств абсолютно однородных и с фиксированной толщиной пленок. Соответственно наши пленки действуют стандартно в качестве акустических резонаторов и в качестве излучателей акустических волн в подложку (трансдьюсеры). Аномальное пропускание света объясняется неоднородной структурой пленки. При этом пропускание света позволяет видеть через пленку бриллюэновские интерференционные осцилляции, связанные с распространением акустических волн в подложке.

DOI: 10.31857/S0044451025050049
ЖЭТФ, Том 167, Вып. 5, стр. 645 (Май 2025)

DOI: 10.1134/S1062873824710006
Bulletin of the Russian Academy of Sciences: Physics, том 88, издание S3, страницы S450-S456
Дата публикации: 2024-12-01

Деформация кристаллитов, ползучесть на межзёренных границах и повышение шероховатости поверхности поликристаллической меди, облученной ультрафиолетовым наносекундным лазерным импульсом при нагреве до температуры ниже температуры плавления

18 апреля в 11:30

Н.А. Иногамов

The mechanisms of surface relief formation on bulk copper samples under the influence of UV laser pulses (duration 10 ns, wavelength 355 nm) in the mode of heating to temperatures below the melting temperature have been investigated. It has been experimentally established that during irradiation at energy densities of 0.60-1.05 J/cm2 a characteristic system of protrusions/depressions, the height/depth of which reaches up to 500 nm, is formed on the surface of the samples in local areas near grain boundaries. By methods of optical profilometry, confocal scanning laser microscopy and transmission electron microscopy the deformation nature of the formed relief was established. The thin near-surface layer near grain boundaries shows traces of plastic deformation development: nanoscale twin plates, dislocations and low-angle dislocation boundaries. Molecular dynamic modeling has shown that the main physical reason for the development of the considered relief is the anisotropy of thermal expansion of differently oriented grains (crystallites) during cyclic heating to pre-melt temperatures. It is established that thermomechanical stresses arising in the near-surface layer exceed the yield strength of the material, which leads to irreversible plastic deformation. The amplification of structural changes is shown to increase with both the energy density and the number of pulses. The results obtained are important for understanding the mechanisms of metal structure degradation under cyclic pulse thermomechanical loading and can be used, in particular, to develop methods for increasing the operational durability of metal optics.

Неласов И.В., Манохин С.С., Колобов Ю.Р., Жаховский В.В., Перов Е.А., Петров Ю.В., Хомич Ю.В., Малинский Т.В., Иногамов Н.А., Рогалин В.Е. // ЖЭТФ. – 2025. – Т. 167. – № 6. Zhurnal Experimentalnoi i Teoreticheskoi Fiziki Vol. 167 (6) (2025).

Развитие двухтемпературной модели для описания фемтосекундной лазерной абляции материалов с фотогенерацией носителей и экспериментальный поиск ее параметров

28 марта в 14:00

Кудряшов Сергей Иванович (ФИАН им. П.Н. Лебедева РАН)

Исторически двухтемпературная модель была предложена для описания эволюции температур связанных электронной и ионной подсистем простых металлов, возбужденных ультракоротким лазерным импульсом (длительность — короче времени электрон-ионной релаксации). Позднее, модель усложнялась в плане учета температурных зависимостей ключевых параметров — электронной теплоемкости, температуропроводности и константы электрон-ионной связи от плотности электронных состояний, в том числе — для металлов со сложной структурой спектра (переходные металлы). В последнее время, модель развивалась в применении к материалам с переменной плотностью носителей ( в т.ч. — полупроводников и диэлектриков) включением кинетики их фотогенерации и релаксации, параметры которой обычно неизвестны. В докладе представлены некоторые экспериментальные подходы, позволяющие получить основной набор ключевых параметров для описания фемтосекундной лазерной абляции простых и сложных металлов, полупроводников и диэлектриков в рамках двухтемпературной модели.

Пространственно-временная динамика амплитудной моды Шмида-Хиггса в грязных сверхпроводниках

21 марта в 11:30

И.С. Бурмистров

Исследована пространственно-временная динамику коллективной амплитудной моды Шмида-Хиггса (SH) в неупорядоченных s-волновых сверхпроводниках. Проанализирована аналитическая структура восприимчивости SH при нулевой температуре как функции комплексной частоты и найдено, что в грязном пределе когда длина когерентности значительно превышает среднюю длину свободного пробега: (i) отклик SH при фиксированных волновых векторах демонстрирует осцилляции с частотой 2Δ, затухающие со временем как 1/t^2, где Δ - величина сверхпроводящая щель; (ii) пространственно-временные субдиффузионные колебания с динамическим показателем z=4; и (iii) пространственные колебания на фиксированной частоте затухают экспоненциально, с периодом, который уменьшается по мере приближения частоты к 2Δ сверху. Когда длина когерентности сравнима со средней длиной свободного пробега, появляются дополнительные экспоненциально затухающие колебания на фиксированных волновых векторах с частотой выше 2Δ. Кроме того, показано, что амплитудная коллективная мода индуцирует дополнительный пик в токе генерации третьей гармоники при конечных волновых векторах. Частота этого пика смещена от обычного резонанса на Δ, тем самым обеспечивая однозначную характеристику динамики амплитуды параметра порядка.

Построение эффективных стратегий оптимизации случайных процессов путем перезапуска

7 марта в 12:30 (короткий доклад)

С.А. Белан

Оптимизация случайных процессов путем перезапуска является предметом активных теоретических исследований в статистической физике и уже давно нашла практическое применение в информатике. Между тем, один из ключевых вопросов остается по большей части нерешенным: как именно следует перезапускать процесс, точная статистика которого неизвестна, чтобы гарантировать, что наше вмешательство улучшит производительность? Обращаясь к этому вопросу, мы предлагаем несколько конструктивистских критериев эффективности различных протоколов немгновенного перезапуска в задаче оптимизации среднего времени завершения и в задаче оптимизации вероятности успеха. Будучи выраженными через небольшое число легко оцениваемых статистических характеристик исходного процесса, эти критерии позволяют выбрать гарантированно эффективную стратегию перезапуска на основе частичной информации.

О статистике времени ожидания первого появления определенного паттерна состояний случайного процесса

7 марта в 11:30

С.А. Белан

В работе демонстрируются преимущества метода стохастического уравнения обновления для описания статистики времени ожидания первого наблюдения периода времени фиксированной длины, в течении которого обновляемый процесс стохастических прыжков между двумя состояниями не покидает заданного состояния. Рассматриваются как марковские так и произвольные распределения интервалов времени между прыжками. Сравнение аналитических предсказаний со случаем декоррелированного во времени процесса показывает, что корреляции могут как уменьшать, так и увеличивать соответствующее среднее время ожида- ния. Кроме того, сопоставляя экспоненциальные, субэкспоненциальные и модели с тяжелыми хвостами, характеризующиеся равными вероятностями наблюдения интересующего нас события, мы показываем, что более быстрое убывание плотности вероятности интервалов времени между прыжками подразумевает меньшее среднее время ожидания. Интересно, что независимо от деталей конкретной модели для рассматриваемых здесь прыжковых процессов как с дискретным, так и непрерывных временем, случайное время ожидания демонстрирует универсальность, становясь экспоненциально распределенным в пределе большой длительности ожидаемого события.