Институт теоретической физики им. Л.Д. Ландау


Российской академии наук

Направлено в печать

Andreev conductance in disordered SF junctions with spin-orbit scattering

22 марта в 11:30

M.E. Ismagambetov, P.M. Ostrovsky and M.V. Feigel’man

We present an idea of a new method to measure spin-orbit scattering rate in strongly disordered superconducting materials. The method is based upon specific Andreev reflection phenomenon at the boundary between superconductor and half-metal (fully polarized metallic ferromagnet). We demonstrate theoretically that spin-orbit scattering leads to a formation of a fluctuating in space triplet component of superconducting order parameter ∆_p(r) with zero average. However, Andreev conduction to half-metal is allowed due to mesoscopic fluctuations of this order parameter. The effect is expected to be strong in superconducting materials like amorphous InOx and others with not very large values of kF l product.

Точечные рассеиватели в задаче об уровнях частичной прозрачности.

22 марта в 11:30 (короткий доклад)

П.Г. Гриневич, Р.Г. Новиков

Уровень энергии E в квантовой или волновой задаче рассеяния называется уровнем частичной прозрачности если можно подобрать падающую волну так, чтобы не было рассеянной. Размерность ядра оператора рассеяния называется кратностью уровня частичной прозрачности. Типичный результат в этой области утверждает, что для регулярных рассеивателей с компактным носителем 1) кратности всех уровней частичной прозрачности конечны и 2) эти уровни образуют дискретное множество. Мы разъясняем, что эти результаты имеют ограниченную применимость, поскольку 1) В 1995 году мы показали, что в размерности 2 можно построить регулярные потенциалы, убывающие быстрее любой степени расстояния он начала координат, прозрачные при одной энергии. 2) Для многоточечных рассеивателей все уровни энергии -- уровни частичной прозрачности бесконечной кратности.

Намагниченность, индуцированная электрическим током в металлах без центра инверсии

15 марта в 11:30 (короткий доклад)

В.П. Минеев

Появление намагниченности при прохождении тока - явление, характерное для веществ, не обладающих симметрией относительно пространственной инверсии. Эффект обусловлен спин-орбитальным взаимодействием с кристалличекой решеткой, смешивающим спиновые и орбитальные степени свободы электронов проводимости. Вычисление индуцированного током магнитного момента проделано с помощью кинетического уравнения для матричной функции распределения электронов в металле с зоной проводимости, расщепленной спин-орбитальным взаимодействием.
arXiv:2312.04592

Эффективная масса и стимуляция сверхпроводимости магнитным полем в соединениях урана

15 марта в 11:30

В.П. Минеев

Построена теория сверхпроводимости с сильным взаимодействием в соединениях урана, основанная на взаимодействии между электронами посредством магнитных флуктуаций. Зависимости эффективной массы электронов и температуры перехода в сверхпроводящее состояние от магнитного поля в явном виде выражены через зависящие от поля компоненты магнитной восприимчивости. Произведено сравнение полученных результатов с экспериментальными данными в ферромагнитных сверхпроводящих соединениях урана URhGe и UCoGe, и парамагнитном сверхпроводнике UTe2.
arXiv:2312.02893

Моделирование нелинейных волн.

15 марта в 11:30

А.О. Короткевич

Доклад по представляемой к защите докторской диссертации.

Искривление неелевского магнитного скирмиона в слабых неоднородных магнитном и электрическом полях

16 февраля в 11:30 (короткий доклад)

Апостолов С.С., Бускина А.В., Андрияхина Е.С., Бурмистров И.С.

В этой работе мы предлагаем теорию для (мета)стабильных состояний неелевских скирмионов в слабых неоднородных магнитном и электрическом полях с использованием нового анзаца для моделирования несимметричной намагниченности. Наша теория учитывает изменения параметров скирмиона и его искривление относительно центрально-симметричной формы, упрощая расчет свободной энергии скирмиона. Минимизируя свободную энергию в два этапа, мы можем идентифицировать стабильные и метастабильные состояния. Теория используется для изучения скирмиона в полях рассеяния вихря Пирла. Наш метод показывает, как параметры скирмиона зависят от эффективной силы поля и предоставляет фазовую диаграмму, указывающую области с метастабильными конфигурациями.
arXiv:2311.05578

Mean-field theory of first-order quantum superconductor-insulator transition

2 февраля в 11:30

I.V. Poboiko and M.V. Feigel’man

Recent experimental studies of strongly disordered Indium Oxide films revealed an unusual first-order quantum phase transition between superconducting and insulating state (SIT), with the jump between nonzero and zero values of superfluid stiffness at the transition. This finding is in sharp contradiction with a ”scaling scenario” discussed usually in relation to SIT. In the present paper we propose a simple theory of this first-order transition. It is based upon idea of competition between two intrinsically different ground states that can be formed by initially localized (due to strong disorder) electron pairs: superconducting state and Coulomb glass insulator. These two ground states are characterized by two crucially different order parameters, thus it is natural to expect a discontinuous transition between them at T = 0. The transition happens when magnitudes of superconducting gap ∆ and Coulomb gap E_C are comparable.

Электроны со спектральной щелью в коре вихря в гранулированных сверхпроводниках

26 января в 11:30

Д.Е. Киселев (Weizmann Institute of Science), М. А. Скворцов, М. В. Фейгельман

Вычислена квазичастичная плотность состояний в коре вихря в гранулированном сверхпроводнике. Выведена дискретная версия уравнения Узаделя, описываюая неупорядоченные гранулы с туннельной связью между ними. Полученные уравнения решены численно для широкого диапазона параметров. Обнаружено, что в плотности квазичастичных состояний открывается минищель, когда длина когерентности $\xi$ становится сравнимой с расстоянием между соседними зернами $l$. Величина минищели возрастает от нуля при $\xi\approx1.4l$ до трети объемной сверхпроводящей щели при $\xi\approx0.5l$. Отсутствие низкоэнергетических возбуждений является основным ингредиентом, необходимым для объяснения сильного подавления микроволнового поглощения, недавно наблюдавшегося в смешанном состоянии гранулированного алюминия.

Лагранжевы траектории элементов сплошной среды, описываемой уравнением Гамильтона-Якоби

26 января в 11:30

Андрей Соболевский

Уравнения движения бесструктурной сплошной среды — такой, как жидкость, газ или пылевидное вещество в космологии — лежат в основе целого спектра моделей математической физики. «Крайними точками» этого спектра являются идеальная (несжимаемая и невязкая) жидкость, описываемая уравнением Эйлера, и абсолютно сжимаемое (бесстолкновительное) пылевидное вещество. Согласно известной теореме Y. Brenier, произвольное смещение элементов сплошной среды в евклидовом пространстве может быть разложено в композицию двух отображений, одно из которых сохраняет объемы, а другое представляет собой инерционный перенос элементов массы вдоль некоторого потенциального поля смещений. Оба предельных типа динамики — и «несжимаемый», и инерционный — обладают богатой геометрической структурой, которая важна с точки зрения их приложений в моделях математической физики.
В докладе пойдет речь о построении физически естественной динамики элементов непрерывной среды, описываемой уравнением Бернулли или нестационарным уравнением Гамильтона-Якоби, внутри сингулярностей (разрывов поля скоростей), формирующихся в такой среде из-за нелинейности задающего динамику уравнения. Доклад основан на результатах работы K. Khanin, A. Sobolevski, "On Dynamics of Lagrangian Trajectories for Hamilton–Jacobi Equations" (Arch. Rational Mech. Anal., vol. 219 (2016), 861-885), а также возможному ближайшему развитию этих результатов.

Mirror symmetry and new approach to constructing orbifolds of Gepner models

19 января в 11:30 (короткий доклад)

А.А. Белавин, С.Е. Пархоменко

Руководствуясь принципами конформного бутстрапа, в первую очередь принципом Локальности, одновременно с требованием суперсимметрии пространства-времени, мы пересматриваем конструкции компактифицированных суперструнных моделей. Исходя из требований пространственно-временной суперсимметрии и взаимной локальности, мы строим полный набор физических полей орбифолдов моделей Гепнера. Чтобы технически реализовать это, мы используем генераторы спектральных потоков для построения всех физических полей из киральных первичных полей.

Лазер-индуцированные состояния в конденсированных средах

12 января в 11:30

Н.А. Иногамов

В докладе излагаются, во-первых, результаты работ по воздействию фемтосекундным лазерным импульсом жесткого рентгена (9 кэВ) на мишень из широкозонного (14 эВ) диэлектрика LiF (фторид лития, литий фтор) [1]. Во-вторых, рассматривается распространение сложной лазер-индуцированной ударной волны в алмазе [2]. Кроме того, опишем плавление/кристаллизацию титана мультимегабарной ударной волной с приложениями в физике упрочнения материалов [3] и применение техники лок-ин (см. [4] про эту важную методику определения сигнала на фоне сильных флуктуаций) для определения коэффициента электрон-фононного взаимодействия и теплопроводности в золоте с сильно возбужденной электронной подсистемой [5].

[1] Damage threshold of LiF crystal irradiated by femtosecond hard XFEL pulse sequence Opt. Express, 2023, 31, 26383-26397 https://doi.org/10.1364/OE.486868
[2] Direct imaging of shock wave splitting in diamond at Mbar pressure Matter Radiat. Extremes, 2023, 8, 066601 DOI: 10.1063/5.0156681
[3] Shock-induced melting and crystallization in titanium irradiated by ultrashort laser pulse Physics of Fluids, 2023, 35, 096104 https://doi.org/10.1063/5.0165622
[4] Cosens, C. R. (1934). "A balance-detector for alternating-current bridges". Proceedings of the Physical Society. 46 (6): 818–823; C.A. Paddock and G.L. Eesley, Transient thermoreflectance from thin metal films, J. Appl. Phys. 60, 285 (1986); https://doi.org/10.1063/1.337642
[5] Сильное возбуждение электронной подсистемы золота ультракоротким лазерным импульсом и процессы релаксации около температуры плавления, ЖЭТФ, том 165, выпуск 2-3, 2024

Старшие вектора в косет конструкции

29 декабря 2023 в 11:30

Михаил Берштейн

Мы изучаем классическую косет конструкцию, предложенную Годдардом-Кентом-Оливом. Мы находим формулы для векторов старшего веса в косет разложении и вычисляем их нормы. Мы также находим формулы для матричных элементов естественных вершинных операторов между этими векторами. Это приводит к соотношениям на конформные блоки. Благодаря АГТ соответствию эти отношения эквивалентны соотношениям раздутия на функциях Некрасова при наличии поверхностного дефекта. Эти соотношения можно использовать, чтобы доказать формулы для тау-функций в уравнениях Пенлеве. (следуя методу Некрасова). Как ещё одно применение, мы доказываем новые формулы для интегралов Сельберга.
Основано на совместной работе с Б. Фейгиным и А. Труфановым

Поглощение инерционных волн геострофическим течением: теория и эксперимент.

29 декабря 2023 в 11:30 (короткий доклад)

С.С. Вергелес

Мы рассматриваем взаимодействие инерционных волн с геострофическим течением в быстро вращающейся как целое жидкости. В соответствии с условиями эксперимента [1] мы полагаем, что инерционные волны возбуждаются источником, локализованным в пространстве вблизи границы течения, и затем распространяются в область, где присутствует вихревое геострофическое течение. Сначала в приближении квази-однородности геострофического течения мы рассматриваем эволюцию волнового пакета инерционных волн. Мы показываем, что эффект Доплера с учётом закона дисперсии инерционных волн приводит к тому, что волновое число пакета может обратиться в бесконечность в определённой точке пространства. Для того, чтобы исследовать этот процесс через анализ волнового уравнения, мы рассматриваем задачу о распространении инерционной волны в постоянном во времени сдвиговом течении с прямыми линиями тока. В этой задаче имеется однородность по координатам вдоль оси вращения и вдоль линий тока сдвигового течения, я также по времени, что даёт возможность получить одномерное волновое уравнение вдоль направления изменения амплитуды сдвигового течения. Мы показываем, что поглощение волны сдвиговым течением возможно, если амплитуда изменения сдвигового течения в пространстве превышает некоторый порог порядка фазовой скорости волны. Математическое описание процесса поглощения волны эквивалентно квантово-механической задаче об одномерном падении частицы в квадратичном потенциале -1/r^2. На основании построенной аналитической картины мы интерпретируем недавно полученные экспериментальные результаты. [1] D. Tumachev, S. Filatov, S. Vergeles, and A. Levchenko, Two dynamical regimes of coherent columnar vortices in rotating fluid, JETP Letters 118, 426–432 (2023)

Развитие теории магнитосопротивления в слоистых квазидвумерных металлах

22 декабря 2023 в 11:30

П.Д. Григорьев, Т.И. Могилюк

Развита теория поперечного магнитосопротивления в слоистых квазидвумерных металлах. По формуле Кубо-Стреды в одноэлектронном приближении рассчитана холловская внутрислоевой проводимость в магнитном поле, перпендикулярном проводящим слоям. Получены аналитические выражения для амплитуд и фаз магнитных квантовых осцилляций (МКО) и разностных (так называемых медленных) осцилляций (РО) и применены для анализа их поведения в зависимости от нескольких параметров: напряженности магнитного поля, интеграла межслоевого переноса и ширины уровней Ландау. Также находим тензор магнитосопротивления вдоль слоев, поскольку именно магнитосопротивление чаще всего измеряется в экспериментах. Также исследуется поведение межслоевого магнитосопротивления $R_{zz}$ в слоистых квазидвумерных металлах в углах Ямаджи, то есть углах наклона магнитного поля, при которых наблюдается минимум межслоевой проводимости. Рассматриваются случаи лоренцевой формы уровней Ландау и формы, соответствующей самосогласованному борновскому приближению. Теоретически предсказана зависимость $R_{zz}\propto B^{3/2}$ в сильном поле, которая согласуется с экспериментальными данными.

Динамические флексоэлектрические неустойчивости в нематических жидких кристаллах.

15 декабря 2023 в 11:30

Е.С. Пикина, А.Р. Муратов, Е.И. Кац и В.В. Лебедев

Наш доклад посвящен рассмотрению флексоэлектрических неустойчивостей в нематических жидких кристаллах. Сначала нами была построена полная система точных нелинейных динамических уравнений для нематической и смектической А мезофаз помещенных в переменное электрическое поле, с учетом флексоэлектрического эффекта. Построение такой системы является обязательным шагом для изучения любых нелинейных эффектов в жидких кристаллах, которые обсуждаются, начиная примерно с 50-летней давности и до совсем недавнего времени. Наше теоретическое описание учитывает все мягкие (гидродинамические) степени свободы системы, связанные с общими законами сохранения и нарушениями непрерывной симметрии, а также возможность наличия гидродинамической скорости у вещества в области локализованного возмущения. На следующем этапе мы сформулировали линейное приближение для построенной нелинейной системы в случае нематического жидкого кристалла, линеаризовав ее по малым отклонениям полей от начального равновесного однородного состояния и исследовали устойчивость начального однородного распределения нематического директора в переменном электрическом поле. Главным результатом данного исследования явилось обнаружение нового типа неустойчивости (никогда не обсуждаемой ранее), а именно возможности возникновения двумерной модулированной структуры нематического директора, осциллирующей со временем. Этот эффект особенно замечателен тем, что представляет собой волновое движение в диссипативной системе, которой и является нематический жидкий кристалл, помещенной в переменное электрическое поле.
Доклад основан на материалах публикации: «Nonlinear electrohydrodynamics of liquid crystals.» E.S. Pikina, A.R. Muratov, E.I. Kats and V.V. Lebedev (JETP, vol. 137, pp. 114–124 (2023)) и готовящегося к отправке в печать манускрипта «Dynamic flexoelectric instabilities in nematic liquid crystals.» E.S. Pikina, A.R. Muratov, E.I. Kats and V.V. Lebedev (to be published).

Доменные стенки поляризации в оптических средах с аномальной дисперсией и дефокусирующей Керровской нелинейностью

8 декабря 2023 в 11:30

В. П. Рубан

Связанные нелинейные уравнения Шредингера для параксиальной оптики с двумя круговыми поляризациями света в дефокусирующей Керровской среде с аномальной дисперсией по форме совпадают с уравнениями Гросса-Питаевского для бинарного бозе-конденсата холодных атомов в режиме разделения фаз. Эта аналогия нелинейной оптики с бозе-конденсатами и гидродинамикой двух несмешивающихся сжимаемых жидкостей способна помочь в теоретических поисках ранее неизвестных трехмерных когерентных оптических структур. На этом пути получены следующие результаты:
1. Рассмотрены поперечно захваченные (плавным профилем показателя преломления) пучки света и приведены такие новые численные примеры, как ``плавающая капля'', прецессирующий продольный оптический вихрь с неоднородным профилем заполнения второй компонентой, а также комбинация капли и вихревой нити. Кроме того, промоделированы поперечные по отношению к оси пучка заполненные вихри, распространяющиеся на большие расстояния [1].
2. Численно выявлен новый тип долгоживущих уединенных оптических структур. Найденный гибридный трехмерный солитон представляет собой вихревое кольцо на фоне плоской волны в одной из компонент, причем сердцевина вихря неоднородно по азимутальному углу заполнена другой компонентой. Существование в определенной параметрической области таких квазистационарных структур с пониженной симметрией связано с насыщением т. н. сосисочной неустойчивости, обусловленной эффективным поверхностным натяжением доменной стенки между двумя поляризациями [2].
3. Винтовая симметрия оптического волновода соответствует вращению поперечного потенциала, удерживающего бозе-конденсат. Значительное влияние на распространение световой волны в такой системе оказывает ``центробежная сила''. Численные эксперименты для волновода эллиптического сечения выявили ранее не наблюдавшиеся в оптике характерные структуры, состоящие из квантованных вихрей и доменных стенок между двумя поляризациями [3].
[1] В. П. Рубан, ``Капиллярные'' структуры в поперечно захваченных нелинейных оптических пучках, Письма в ЖЭТФ 117(4), 292-298 (2023).
[2] В. П. Рубан, Неоднородно заполненные вихревые кольца в нелинейной оптике, Письма в ЖЭТФ 117(8), 590-595 (2023).
[3] В. П. Рубан, Оптический аналог вращающегося бинарного бозе-конденсата, ЖЭТФ 164, 863-869 (2023).

Обзор специальной геометрии и зеркальной симметрии многообразий Калаби-Яу

8 декабря 2023 в 11:30 (короткий доклад)

А. Белавин, С. Пархоменко

Десятимерная теория суперструн объединяет Стандартную модель сильного, электромагнитного и слабого взаимодействий с квантовой гравитацией. Начав с $10$-мерной теории суперструн, мы получаем $4$-мерную теорию с суперсимметрией пространства-времени, следуя идее Калуцы-Клейна путем компактификации шести из десяти измерений. По феноменологическим причинам нам необходимо сделать это, сохраняя $N=1$ суперсимметрию $4$-мерного пространства-времени. Для этого мы должны компактифицировать шесть из десяти измерений в так называемые многообразия Калаби-Яу (CY). Другой эквивалентный подход - это компактификация $6$-мерностей в некоторую $N=2$ суперконформную теорию поля с центральным зарядом $c=9$. Каждый из этих двух эквивалентных подходов имеет свои преимущества. Мы исследуем различные свойства моделей, построенных в обоих подходах.
Письма в ЖЭТФ, vol. 118, issue 10, page 711