Одним из перспективных методов измерения Электрического Дипольного Момента (ЭДМ) заряженных частиц является метод квази-замороженного спина. Он может быть реализован в синхротронах, изначально не предназначенных для поиска ЭДМ. При этом размещаются фильтры Вина на прямых участках, компенсирующие действие поворотных магнитов на спин.

В эксперименте по поиску ЭДМ измеряется частота спин-прецессии, вызванная наличием электрического и магнитного дипольного момента (ЭДМ и МДМ). Для измерения ЭДМ в структуре типа квази-замороженного спина было получено выражение для измеряемой частоты и направления оси спин-прецессии матричным методом. Было проведено сравнение структур типа замороженного и квази-замороженного спина с точки зрения величины измеряемого сигнала. Было продемонстрировано, что частота спин-прецессии линейна по ЭДМ, и ось спин-прецессии лежит в плоскости кольца. В результате, систематический вклад от МДМ в измеряемую частоту может быть вычтен при обратной инжекции пучка, и ЭДМ-сигнал частиц может быть измерен частотным методом.

Также было проведено исследование эффектов спиновой декогеренции в кольце формы-8 для поиска нарушений фундаментальных симметрий. Данная структура кольца является одним из возможных вариантов модернизации инжекционного комплекса коллайдера НИКА. Одним из главных достоинств такой структуры является теоретически достижимое время когерентности спинов несколько часов. Данная гипотеза была численно проверена и объяснена с точки зрения сдвига равновесного уровня энергии частиц. В работе рассмотрены варианты модернизации структуры накопителя в форме 8 для поиска ЭДМ и аксионоподобных частиц.

Данная работа посвящена разработке и применению эффективных подходов к моделированию невырожденных кулоновских систем с периодическими граничными условиями, включая учет кулоновского дальнодействия методом Эвальда. В работе предлагается математически строгий вывод усредненного по углам потенциала Эвальда (УУПЭ) в случае одно- и двухкомпонентной кулоновских систем [1,2]. В последнем случае принцип неопределенностей учитывается с помощью решения уравнения Блоха методом Кельбга [3] благодаря простой аналитической форме УУПЭ, что позволяет учесть дальнодействующие эффекты в квантовом моделировании. Данный подход приводит к увеличению производительности моделирования Монте-Карло на два порядка в сравнении с обычным потенциалом Эвальда [2]. Таким образом, с помощью моделирования методами Монте-Карло и молекулярной динамики рассчитывается уравнение состояния (энергия и давление) однокомпонентной и невырожденной водородной плазмы в термодинамическом пределе, а также их радиальные функции распределения, степень ионизации и состав водородной плазмы в зависимости от параметра неидеальности [4]. Отдельное внимание уделено исследованию влияния учета дальнодействия на сходимость энергии по числу частиц в этих системах [5], а также учету принципа запрета Паули при квазиклассическом моделировании водородной плазмы. Верификация результатов была произведена на предыдущих расчетах других работ. Помимо этого, практическим результатом работы является программа Kelbg-matrix with Long Interactions Package (KelbgLIP), позволяющая рассчитывать действие, кинетическую и потенциальную энергию, двухчастичную матрицу плотности Кельбга и диагональный пседопотенциал Кельбга с учетом дальнодействующих эффектов [6].

[1] Demyanov G. S., Levashov P. R. Systematic derivation of angular-averaged Ewald potential //Journal of Physics A: Mathematical and Theoretical. – 2022. – Т. 55. – №. 38. – С. 385202, https://doi.org/10.1088/1751-8121/ac870b
[2] Demyanov G. S., Levashov P. R. One-component plasma of a million particles via angular-averaged Ewald potential: A Monte Carlo study //Physical Review E. – 2022. – Т. 106. – №. 1. – С. 015204, https://doi.org/10.1103/PhysRevE.106.015204
[3] Demyanov G. S., Levashov P. R. Accounting for long–range interaction in the Kelbg pseudopotential //Contributions to Plasma Physics. – 2022. – Т. 62. – №. 10. – С. e202200100, https://doi.org/10.1002/ctpp.202200100
[4] Demyanov G. S., Levashov P. R. Molecular dynamics of nondegenerate hydrogen plasma using improved Kelbg pseudopotential with electron thermal de Broglie wavelength correction //Physics of Plasmas. – 2025. – Т. 32. – №. 12, https://doi.org/10.1063/5.0298952
[5] Demyanov G. S., Onegin A. S., Levashov P. R. N‐convergence in one–component plasma: Comparison of Coulomb, Ewald, and angular–averaged Ewald potentials //Contributions to Plasma Physics. – 2024. – Т. 64. – №. 6. – С. e202300164, https://doi.org/10.1002/ctpp.202300164
[6] Demyanov G.S., Levashov P.R. // Computer Physics Communications. – 2024. – Т. 305. – С. 109326, https://doi.org/10.1016/j.cpc.2024.109326

Формальные основания
Демьянов Георгий Сергеевич (ОИВТ РАН) под руководством дф-мн Левашова Павла Ремировича подготовил диссертацию на тему «Эффективный учет дальнодействия в моделировании классических и квантовых кулоновских систем с помощью усредненного по углам потенциала Эвальда».

Оппонентом от ИТФ им. Ландау РАН является дф-мн Петров Юрий Васильевич.

Тексты диссертации и автореферата прикреплены ниже:

В монослоях дихалькогенидов переходных металлов ярко проявляются многочастичные кулоновские комплексы с большими энергиями связи. Среди них – нейтральные и заряженные экситоны - трионы, где к экситону присоединяется электрон из зоны проводимости или дырка из валетной зоны. Энергия связи триона (20-30 мэВ) лежит в терагерцовом диапазоне. В недавней экспериментальной работе была продемонстрирована конверсия между трионами и экситонами за счёт коротких терагерцовых импульсов [1].

В данной работе предложено многочастичное описания эффекта, явно учитывающие корреляции между экситонами, трионами и ферми-морем резидентных носителей заряда [2]. В рамках развитого подхода был рассчитан темп прямой оптической конверсии, частотная зависимость которого вблизи порога, где энергия терагерцового кванта равна энергии связи триона, обусловлена многочастичными корреляциями. Кроме того, продемонстрировано, что интенсивные терагерцовые импульсы могут значительно нагревать электронный газ по механизму Друде, обеспечивая дополнительный, косвенный механизм конверсии, обусловленный столкновениями трионов с горячими электронами.

[1] T. Venanzi, et al., Ultrafast switching of trions in 2D materials by terahertz photons, Nature Photonics 18, 1344 (2024).

[2] A.M. Shentsev, M.M. Glazov, Terahertz radiation induced attractive-repulsive Fermi polaron conversion in transition metal dichalcogenide monolayers, arXiv:2509.15708 (2025).

(I) Рассматривается интервал относительно слабых по интенсивности/флюенсу оптических фемтосекундных (фс) воздействий [1,2]. Работы [1,2] относятся к нанофотонике, спектральным деформациям за счет наноструктуры и экстраординарному пропусканию. Удивительно, но созданный нами метаматериал впервые работает в качестве оптоакустического трансдьюсера и это вместе с его обычными функциями по экстраординарному пропусканию [1,2].
(II) Исследуется медленный (дозвуковой) нагрев (без плавления) наносекундным импульсом твердой мишени. Описаны (а) крип зерен кристаллитов в поликристаллической меди [3,4] и (б) термо-упругопластические эффекты в изотропном твердом теле.
(III) Описан способ оптимального использования фемтосекундного импульса жесткого рентгена (9 кэВ) для приготовления сверхдлинных каналов субмикронного диаметра [5]. Ключ в фокусировке, принципиально отличной от применяемой в оптике видимого света с аксиконами и обычными линзами. Оптимум заключается в балансе между двумя ограничениями [5]. С одной стороны, радиус пятна на мишени RL должен быть не слишком мал, чтобы увеличить релеевскую длину ~ (RL)2/λ, определяющую дифракционную расходимость; λ=0.138 нм для 9 кэВ. С другой стороны, лимит по энергии импульса не позволяет применять большие пятна. В больших пятнах плотность энергии Дж/м3 мала. Такой плотности энергии не хватает для создания полости в твердом теле.

[1] Petrov, Romashevskiy, Dyshlyuk and others // ZhETF 2025. Vol. 167, № 5. P. 645-671. In Russian
[2] Dyshlyuk and others // Pis’ma v Zhurnal Eksperimental’noi i Teoreticheskoi Fiziki 2026. Vol. 123, №. 3. In Russian
[3] Nelasov and others // ZhETF 2025. Vol. 167, № 6. P. 782-797. In Russian
[4] Rogalin and others // Fizika Tverdogo Tela 2025. Vol. 67, № 12. In Russian
[5] Makarov, Grigoryev, Zhakhovsky and others // Nature Communications 2025. Vol. 16, 11504, 10.1038/s41467-025-66481-6; arXiv:2409.03625

This work examines the maintenance of geostrophic, long-lived vortices through absorption of inertial waves. Such flows occur in a uniformly rotating fluid. To provide context, we first review turbulent flows in two- and nonrotating three-dimensional systems. Three-dimensional turbulent flow is characterized by a direct energy cascade, when energy without losses is transferred down the chain from larger to smaller scales. When dissipation is not relevant, in addition to the energy, two-dimensional flow conserves enstrophy. This additional conservation law drastically differs the statistical properties of two-dimensional turbulence, making the energy cascade inverse. This means that the energy is transferred to the largest scales, that under certain conditions leads to the self-organization of large, long-lived vortices. Rotating flow, in a sense, combines properties of both two- and three-dimensional systems and introduces unique new characteristics. The geostrophic part of the rotating flow is uniform along the rotation axis and resembles the two-dimensional flow. Inertial wave constitutes the part of the flow which is inhomogeneous along the rotation axis. However, if the flow is too intensive, it restores into three-dimensional turbulence. In number experiments and numerical simulations, long-lived, or coherent geostrophic vortices are observed against a background of turbulent flow. Analysis of the numerical data shows that the vortices gain energy from the turbulence. Here we analytically consider a process of inertial wave absorption by an axially symmetric geostrophic flow. We show that a monochromatic wave does not exert any torque on the vortex flow in the inviscid limit until it is absorbed inside its critical layer. Among convergent waves, those only are absorbed, which carry angular momentum of the same sign as one's of the rotation in the vortex. Convergent waves with the opposite sign of angular momentum are just reflected from the vortex. The wave absorption is possible only if the vortex flow is characterized by fast enough angular velocity there. Based on the results, we provide qualitative picture of the phenomenon.

Sergei Vergeles was born in 1982. Entered Moscow Institute of Physics and Technology in 1999. He defended his PhD thesis on the topic “Rheological properties of a vesicular suspension” in 2008 under the supervision of Lebedev Vladimir Valentinovich at Landau Institute for Theoretical Physics. After that, he became a researcher in the Landau Institute and the main topics of his interest were fibre optics, surface waves interaction with near-surface flows, and turbulent flow of rotating fluid. In 2025, Sergei Vergeles has defended his doctoral dissertation on the topic “Generation of coherent flows by regular and chaotic sources”. He is a lecturer of the courses “Hydrodynamics” and “Electrodynamics of continuous media”.

I will present our recent works on (1) how cilia can coordinate with each other to beat in the form of the metachronal wave, and (2) how hydrodynamics can determine the physical responses of a multiflagellated microswimmer. With these theoretical attempts, we try to understand how complex living systems can function in fluids by utilizing simple physical rules.

Fanlong Meng is a professor at Institute of Theoretical Physics, Chinese Academy of Sciences. He received his bachelor's degree from University of Science and Technology of China in 2010 and his Ph.D. from Institute of Theoretical Physics, Chinese Academy of Sciences in 2015. From 2015 to 2019, he conducted postdoctoral research at the University of Cambridge, the University of Oxford, and the Max Planck Institute for Dynamics and Self-Organization. In December 2019, Fanlong Meng joined the Institute of Theoretical Physics, Chinese Academy of Sciences as an associate professor and then promoted to be a full professor. His current research focuses on theoretical studies in statistical physics and soft matter physics, including the nonequilibrium dynamics of active matter, rheological properties of polymer systems, etc. (http://lib.itp.ac.cn/html/meng).

Квантовое обратное действие, неизбежно возникающее при измерениях, часто описывается лишь феноменологически. Мы построили микроскопическую теорию оптических измерений спинов локализованных электронов в квантовых точках. Вычислен феноменологический параметр "силы измерений" для одиночной точки в нульмерном оптическом микрорезонаторе, а также для ансамбля квантовых точек. Показано, что измерения могут приводить как к замедлению, так и к ускорению спиновой дефазировки электронов в случайном поле ядер кристаллической решётки, что соответствует режимам квантовых эффектов Зенона и анти-Зенона. Оба эти режима удалось реализовать экспериментально для электронов, локализованных на донорах и в квантовых точках.

По материалам докторской диссертации (см. приложенный файл ниже). ИТФ им. Л.Д. Ландау просят выступить в качестве ведущей организации.

Мы исследуем пространственную зависимость парных корреляционных функций компонент поля скорости во вращающейся турбулентной жидкости на фоне когерентного геострофического вихря. Статистика турбулентных пульсаций определяется их динамикой, представляющей собой динамику инерционных волн, на которые влияют дифференциальное вращение в вихре и слабое вязкое затухание. Нас интересуют расстояния, превышающие масштаб возбуждающего волны воздействия, но меньшие, чем радиус когерентного вихря. Мы устанавливаем анизотропию корреляционной функции поля скорости на этих расстояниях. Все диагональные элементы корреляционной функции логарифмически затухают в продольном направлении (по потоку) и степенным образом — в радиальном направлении и вдоль оси вращения. Эти законы не зависят от деталей корреляционной функции вынуждающего воздействия, что указывает на «когерентность» течения. Напротив, взаимная корреляционная функция радиальной и азимутальной компонент скорости, которая переходит в напряжение Рейнольдса при нулевом расстоянии, демонстрирует сильную зависимость от корреляционной функции вынуждающего воздействия и быстро затухает на расстояниях, превышающих масштаб воздействия.

Leon L. Ogorodnikov, Sergey S. Vergeles. “Long-range spatial velocity statistics in a rotating coherent turbulent vortex”, Physical Review Fluids, vol. 10, p. 124702 (2025)