Направлено в печать

Корреляции интенсивности светового пучка, распространяющегося в турбулентной среде

26 июня в 12:30 (короткий доклад)

Маснев Н.Г.

Мы исследуем корреляционную функцию интенсивности светового пучка с очень широким начальным профилем (в пределе плоской волны) при его распространении в турбулентной атмосфере. Мы явно вычисляем в главном порядке неприводимую часть корреляционной функции для различных расстояний распространения и интервалов между точками наблюдения. Результат для больших расстояний имеет универсальное степенное поведение, убывая степенным образом для всех длин распространения. Для малых расстояний поправка не зависит от расстояния между точками. Для малых расстояний (режим слабых сцинтилляций) она мала и растет по степенному закону с ростом z для больших расстояний (режим сильных сцинтилляций) она мала и убывает по степенному закону с ростом z, однако в промежуточном режиме умеренных сцинтилляций она становится порядка единицы, и наше выражение для первой поправки неприменимо.

Формирование майорановских нулевых мод в длинных джозефсоновских S-TI-S контактах

26 июня в 11:30

К.Е.Турышев, Ю.Г.Махлин

В длинных джозефсоновских S-TI-S контактах в магнитном поле предсказано существование майорановских нулевых мод, локализованных на джозефсоновских вихрях. В недавних экспериментах наблюдались особенности сверхтока при целых нечётных значениях магнитного потока через контакт. Это явление может объясняться процессами входа и выхода майорановских нулевых мод из контакта. Проведено детальное рассмотрение процесса образования майорановских мод на внешней границе при росте поля и его влияния на критический ток в зависимости от чётности потока. Обсуждается зависимость рассматриваемого явления от устройства внешнего края контакта.

Возникновение краевых состояний спинового квантового эффекта Холла на границе двумерного электронного газа, расположенного вблизи s-волнового сверхпроводника

19 июня в 12:30

М. В. Парфенов, В. С. Храпай, И. С. Бурмистров

Гибридные структуры двумерного электронного газа и сверхпроводника (2DEG-S) в квантующем магнитном поле представляют собой перспективную платформу для реализации новых топологических фаз. Хотя недавние эксперименты обнаружили киральные андреевские краевые состояния, их зарядовая проводимость не квантуется и чувствительна к беспорядку, что ставит вопрос: сохраняется ли топологическая защита? Мы утверждаем, что да, но она проявляется в спиновом транспорте. Система 2DEG-S принадлежит классу симметрии C в классификации Алтланда–Цирнбауэра, который поддерживает поперечную спиновую проводимость, квантуемую чётными целыми числами — спиновый квантовый эффект Холла, до сих пор не наблюдавшийся экспериментально. Мы показываем, что гибриды 2DEG-S содержат топологически защищённые краевые состояния, переносящие спиновый ток с устойчивой к беспорядку спиновой проводимостью, квантуемой чётными целыми числами. Наконец, мы предлагаем экспериментальную схему для исследования этой защиты с помощью электрических измерений, тем самым предлагая способ обнаружить происхождение киральных андреевских краевых состояний из класса C.

Доклад основан на препринте arXiv:2605.05847

Профиль скорости столбового вихря во вращающемся турбулентном потоке

19 июня в 11:30 (короткий доклад)

Ивченко Н.А., Вергелес С.С.

Изучается модель когерентного столбового вихря во вращающейся жидкости, течение которого поддерживается за счет поглощения инерционных волн, приходящих с периферии системы. Рассмотрение крупномасштабного интенсивного вихря в случае быстрого вращения системы обосновывает квазилинейное приближение теории, в котором на его среднее течение инерционные волны оказывают совокупное действие через напряжение Рейнольдса [1], а в быстрой эволюции волн их перенос вихрем доминирует над нелинейным взаимодействием гармоник. Мы исследуем накачку для осесимметричного вихря в виде падающих извне случайных инерционных волн с коротковолновой статистикой, полагая также слабыми эффекты вязкости. При таких условиях доминирующим механизмом передачи энергии и момента импульса среднему течению является резонансное поглощение волны в окрестности критического слоя, исследованное в предыдущей работе [2]. На основе усредненного по ансамблю касательного напряжения Рейнольдса получены аналитические результаты для профиля скорости вихря, которые сравниваются с экспериментальными данными [3].

[1] I.V. Kolokolov, L.L. Ogorodnikov, S.S. Vergeles, Phys. Rev. Fluids, 5, 034604 (2020).
[2] N.A. Ivchenko, S.S. Vergeles, Physics of Fluids 37, 126605 (2025).
[3] D.D. Tumachev, S.V. Filatov, S.S. Vergeles, and A.A. Levchenko. JETP Letters, 118: 426–432 (2023).

Сверхпроводниковый орбитальный диодный эффект в SN бислоях

5 июня в 12:30

Ю.А. Дмитриевцев, Я.В. Фоминов

Изучается сверхпроводящий диодный эффект (СДЭ) в диффузионном бислое сверхпроводник – нормальный металл (SN), находящемся под действием магнитного поля, параллельного плоскости слоёв. Сверхток течёт вдоль слоёв перпендикулярно полю. СДЭ, проявляющийся как асимметрия критических (распаривающих) токов и кинетической индуктивности при противоположных направлениях тока, возникает вследствие орбитального механизма, обусловленного неоднородным распределением мейснеровских токов, вызванным меняющейся в пространстве сверхтекучей плотностью. Недавно Левичев с соавторами [Phys. Rev. B 108, 094517 (2023)] продемонстрировали реализацию данного эффекта в такой структуре, подтвердив численные расчёты для случая идеальной границы между слоями экспериментальными данными. В настоящей работе мы показываем возможность нетривиального влияния на СДЭ неидеальной границы (с конечным сопротивлением). Используя аналитический подход, мы фокусируемся на предельных случаях, соответствующих слабым внутрислойным неоднородностям. Оказывается, что если толщина бислоя мала по сравнению с длиной когерентности, сила СДЭ зависит от сопротивления границы немонотонным образом. В результате неидеальная граница может усиливать СДЭ по сравнению с идеальным случаем.

Доклад основан на препринте arXiv:2604.09504

Взаимодействие гидродинамических мод в двухзонной фермионной модели с диссипативной динамикой, сохраняющей число частиц

5 июня в 11:30

А. А. Люблинская, П. А. Носов, И. С. Бурмистров

Исследуется поведение гидродинамических мод в диссипативных фермионных системах с сохраняющимся числом частиц. Рассматриваемая модель описывает класс фермионных систем с симметричным двухзонным спектром, сохраняющимся числом частиц и диссипацией энергии и импульса, происходящей за счёт взаимодействия с бозонной баней. Эволюцию матрицы плотности такой системы можно описывать при помощи уравнения Горини-Коссаковски-Сударшана-Линдблада (ГКСЛ) или, что аналогично, в терминах Келдышевской теории поля. В предыдущих работах по этой теме мы изучали динамику системы при помощи диаграммной техники в формализме Келдышевского функционального интеграла. Оказалось, что динамика фермионов описывается системой из двух связанных уравнений для плотностей в верхней и нижней зонах, которые имеют вид уравнения Фишера-Колмогорова-Петровского-Пискунова (ФКПП). В данной работе мы продолжаем этот сюжет при помощи методов теории поля: в Келдышевском действии можно явно выделить гидродинамические и массивные моды, описывающие динамику отклонений от седлового приближения. Усреднение по массивным модам приводит гидродинамическое действие к виду уже знакомых уравнений ФКПП и позволяет методом ренормгруппы определить, привязаны ли полученные ранее результаты к малому коэффициенту диссипации, а также есть ли в модели фазовый переход по этому параметру. Работа выполнена в рамках гос. задания FFWR-2024-0017.

Усиление сверхпроводимости за счет поляризации магнитных примесей в неупорядоченных пленках

29 мая в 12:30

Г. С. Селезнев, Я. В. Фоминов

Грязные сверхпроводящие пленки с магнитными примесями могут демонстрировать нетривиальное поведение в магнитном поле, которое поляризует спины примесей. Как предсказали Харитонов и Фейгельман (ХФ) [JETP Lett. 82, 421 (2005)], эта поляризация уменьшает скорость обменного рассеяния. Следовательно, параллельное магнитное поле может увеличить критическую температуру $T_c$, если подавление спаривания магнитным полем слабо, что реализуется при сильном спин-орбитальном рассеянии и малой толщине пленки. Недавно Льянос и др. [Nat. Phys. (2026)] наблюдали заметное увеличение $T_c$, согласующееся с теорией ХФ. В том же эксперименте наблюдалось увеличение верхнего перпендикулярного критического поля $H_{c2}^{\perp}$ и подавление лондоновской глубины проникновения $\lambda_L$ параллельным магнитным полем. Эти величины не рассматривались в исходной теории ХФ. Чтобы восполнить этот пробел, мы развиваем теоретический подход, основанный на диаграммной технике Горькова для грязных сверхпроводников. В результате мы расширяем теорию ХФ в двух экспериментально важных направлениях: (i) на случай произвольных температур $T < T_c$ и нескольких наблюдаемых сверхпроводящих величин и (ii) на случай произвольных ориентаций магнитного поля. Развитая теория демонстрирует подавление $\lambda_L$ и увеличение $H_{c2}^{\perp}$ параллельным магнитным полем, что согласуется с экспериментом.

Доклад основан на препринте arXiv:2605.17408

Тепловое проскальзывание фазы в сверхпроводящих пленках вблизи критического тока при произвольных температурах

29 мая в 11:30

И.М. Артёмов, М.А. Скворцов

Мы исследуем тепловое проскальзывание фазы в бесконечной двумерной сверхпроводящей пленке в рамках уравнений Узаделя. Недавно было получено аналитическое решение для инстантона свободной энергии вблизи критической температуры при токах близких к критическому. Близость к криттоку позволяет свести седловое уравнение для функционала Гинзбурга-Ландау к точно интегрируемому уравнению Буссинеска [1]. Используя полученный в работе [1] скейлинг параметров инстантона, мы организуем градиентное разложение в уравнениях Узаделя вблизи критического тока, оставляя в функционале свободной энергии только лидирующие члены. Данная процедура приводит функционал свободной энергии к форме Буссинеска, что позволяет воспользоваться известным профилем инстантона и вычислить величину активационного барьера при произвольной температуре. В одномерной геометрии получаемые криттоковые асимптотики барьера согласуются с численными зависимостями барьера от тока при разных температурах, полученными в работе [2].

[1] M. A. Skvortsov and A. V. Polkin, arXiv:2506.18130.
[2] A. V. Semenov, P. A. Krutitskii and I. A. Devyatov, Jetp Lett. 92, 762 (2010)

Управление скирмионами типа Нееля с помощью неоднородного электрического поля

22 мая в 11:30

Н. И. Симчук, И. С. Бурмистров, C. C. Aпocтoлoв

Мы изучаем теоретически возможность управления скирмионами типа Нееля с помощью неоднородного электрического поля, источником которого служит тонкий заряженный зонд. Электрическое поле действует на неоднородную намагниченность благодаря магнитоэлектрическому эффекту, что было предсказано ещё в 1980х, но только недавно подверждено в эксперименте: поле приводит к смещению доменных стенок и рождению доменов. Используя аналитический подход, мы показываем, что этот же эффект должен приводить в движение скирмионы, изменять их размер, а также создавать и уничтожать их. Кроме того, электрическое поле может создавать и поддерживать существование скирмионов отрицательной киральности, а также скирмиониумов. Мы детально исследовали условия и значения параметров, при которых можно реализовать вышеуказанное, и составили фазовую диаграмму в координатах "расстояние до зонда - интенсивность поля", показывающую соответствующие возможности. Кроме того, мы предлагаем теоретический проект устройства, в котором несколько зондов могут перемещать, создавать и уничтожать скирмионы. Аналитические результаты верифицированы численным микромагнитным моделирование.

Доклад основан на препринте arxiv:2605.09066

Микроскопическая модель киральных фермионов для спинового квантового эффекта Холла.

8 мая в 11:30

Д.С. Катков, М.В. Парфенов, И.С. Бурмистров

Спиновый квантовый эффект Холла является родственником целочисленного квантового эффекта Холла, характеризующегося целочисленно квантованной спиновой холловской проводимостью. В данной работе формулируется и исследуется модель одномерных проводах с N каналов на каждом и со случайным туннелированием между каналами. Рассматриваемая модель сохраняет фундаментальные симметрии спинового квантового эффекта Холла. Продемонстрировано, что в общем случае триплетный сектор теории не отцепляется от синглетного сектора. В пределе больших N систематически выводится эффективная крупномасштабная низкоэнергетическая теорию поля, представляющая собой нелинейную сигма-модель. Анализ показывает, что, хотя триплетные моды обычно массивны и не влияют на нелинейную сигма-модель больших N, существуют определенные условия, при которых эти моды становятся «мягкими», тем самым увеличивая длину ультрафиолетовой обрезки модели. Кроме того, при вычислении затравочных продольной и холловской спиновых проводимостей, обнаруживается, что стандартное приближение седловой точки не работает в режимах со значительной туннельной асимметрией между четными и нечетными звеньями. Устанавливлено, что введение зеемановского поля не только нарушает симметрию SU(2) действия нелинейной сигма-модели, но и порождает член, который явно нарушает инверсионную симметрию.

Режимы жемчужной динамики везикул

24 апреля в 11:30

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

Мы изучаем "pearling instability" вытянутых везикул под натяжением [Bar-Ziv and Moses, PRL, 1994], сходную классической неустойчивости Рэлея–Плато. В первую очередь мы строим аналитическую теорию маргинальных мод при плавно изменяющемся вдоль везикулы поверхностном натяжении. Это позволяет объясняснить расхождение между численным моделированием динамики в растягивающем потоке [Narsimhan et al., JFM, 2015], где неустойчивость распространяется от краев, и экспериментами [Kantsler et al., PRL, 2008]: учёт небольшого маргинального возмущения в нашем моделировании приводит к образованию первых жемчужин именно в центре. После формирования жемчужин динамика определятся зависимостью растягивающей силы от длины везикулы: возможен каскад неустойчивостей или квазистационарный режим. В последнем случае медленная динамика связана с перекачкой жидкости между жемчужинами; при локализованном воздействии на краях, крупные жемчужины поглощают мелкие. Рассматривая "свободные жемчужины" как солитонные стационарные решения на цилиндрическом фоне, мы устанавливаем убывающий характер зависимости поверхностного натяжения от размера жемчужины, что и объясняет неустойчивость состояния с несколькими жемчужинами.

Студенческая конференция

3 апреля в 10:00

МФТИ, кафедра ПТФ(ТГ) и КНМУ

В пятницу 3 апреля в 10:00 состоится заседание секции "Современные проблемы теоретической физики и физики конденсированного состояния" 68-й конференции МФТИ. Основной формат - очный (конференц-зал ИТФ). Для онлайн-слушателей - зум.

Приглашаем сотрудников, аспирантов и студентов кафедр ПТФ(ТГ) и КНМУ МФТИ и всех желающих.

Детали по ссылке.

Взаимодействие сегнетоэлектричества и межслоевой сверхпроводимости в ван-дер-Ваальсовых бислоях

27 марта в 11:30

Д.С. Анненков, А.А. Копасов, А.С. Мельников

В работе [1] теоретически исследуется модель бислоя, предполагающая наличие межслоевого сверхпроводящего спаривания и туннелирования между слоями. Присутствие спонтанной сегнетоэлектрической поляризации, перпендикулярной слоям, учитывается через относительный сдвиг энергетических зон электронов в разных слоях. Для ступенчатого сдвига зон, моделирующего границу между двумя противоположно поляризованными доменами, продемонстрирована возможность образования локализованных сверхпроводящих состояний при температурах превышающих критическую температуру возникновения однородной сверхпроводимости. Отдельно анализируется влияние межслоевого туннелирования и внешнего магнитного поля на межслоевые сверхпроводящие состояния. Полученные результаты обсуждаются в контексте недавних экспериментов о сосуществовании сверхпроводимости и сегнетоэлектричества в ван-дер-ваальсовых бислоях [2,3].

[1] D. S. Annenkov, A.A. Kopasov, A.S. Mel’nikov, Phys. Rev. B 112, 224521 (2025),
[2] A. Jindal, A. Saha, Z. Li et al., Nature 613, 4852 (2023),
[3] Z. Li, A. Jindal, A. Strasser et al., Phys. Rev. Lett. 133, 216002 (2024).

Корреляционные функции в теории струн и квантовой гравитации Лиувилля (по материалам кандидатской диссертации)

27 марта в 11:30 (короткий доклад)

Александр Артемьев

В диссертации рассмотрены некоторые аспекты дуальности между "непрерывным" (теоретико-полевым) и "дискретным" подходом к описанию модели "минимальной Лиувиллевской гравитации" в теории струн. В теоретико-полевом подходе развит аналитический метод вычисления струнных амплитуд с помощью «высших уравнений движения» в теории Лиувилля и применен к вычислению амплитуды в роде 1. Затем продемонстрирована связь между квазиклассическим пределом струнных амплитуд и объемами пространств модулей, вычисляемыми в терминах классической теории Лиувилля. Наконец, предложен эффективный способ вычисления предполагаемых аналогов амплитуд в дискретном подходе, который позволяет получить общую формулу для них в терминах «диаграммной техники» с простыми правилами.

Управление квантовым транспортом в сверхпроводящем устройстве при помощи диссипации

20 марта в 12:30

Аксенов С.В.

В рамках квантового полевого подхода, описывающего эволюцию квадратичного лиувиллиана в базисе когерентных состояний на контуре Келдыша, исследованы спектральные и транспортные свойства диссипативной сверхпроводящей системы, связанной с нормальными ферми-резервуарами (контактами). Выведено обобщение формулы Меира-Вингрина и матрицы Онсагера для сверхпроводящей системы, связанной с произвольным количеством фермиевских бань. В соответствии с правилом Кирхгофа, получено выражение, описывающее ток потерь, индуцированный диссипацией, и сформулированы модифицированные квантовые кинетические уравнения. Для широкозонных контактов, локально связанных с отдельными узлами, обнаружено, что каждый контакт уменьшает кратность вырождения неравновесного стационарного состояния на единицу. Эти результаты были численно подтверждены при рассмотрении расширенной цепочки Китаева в симметричных точках, связанной с одним контактом. Кроме того, в режиме линейного отклика при низких температурах продемонстрировано, что (не)вырожденные неравновесные стационарные состояния соответствуют (не)квантованным пикам кондактанса при нулевом напряжении. Рассмотрение проблемы резонансного транспорта через майорановскую моду цепочки Китаева показало, что диссипация приводит к подавлению пика при нулевом смещении и его асимметрию.

Индуцированные диссипацией неравновесные стационарные состояния в диссипативных топологических сверхпроводниках: механизмы и принципы формирования

20 марта в 11:30

М.С. Шустин

Поиск условий, обеспечивающих вырожденные стационарные состояния в неравновесных топологических сверхпроводниках, важен для развития диссипативной квантовой инженерии — области, привлекающей значительное внимание исследователей в последнее десятилетие. В данной работе мы рассматриваем такую задачу, исследуя топологические сверхпроводники, содержащие неспаренные майорановские моды, под влиянием диссипативных полей окружающей среды. В рамках формализмов Горини — Коссаковского — Сударшана — Линдблада и третичного квантования найдено соответствие между равновесными майорановскими модами и неравновесными нулевыми кинетическими модами. Представлено простое алгебраическое соотношение между количеством таких возбуждений, выраженное через гибридизацию одночастичных волновых функций майорановских мод и линейных диссипативных полей. Основываясь на этих результатах, были предложены практические рецепты стабилизации вырожденных стационарных состояний в топологических сверхпроводниках посредством контролируемого управления диссипацией. Для демонстрации результатов общей теории проведено рассмотрение модели цепочки Китаева класса BDI с дальними перескоками и сверхпроводящими спариваниями — системы, в которой, как известно, существуют устойчивые краевые майорановские моды.

Дискретная $Z_4$ симметрия в решёточной теории гравитации: симметричная и несимметричная фазы.

13 марта в 11:30

С.Н. Вергелес

Рассматривается решёточная теория гравитации при сверхвысоких температурах. Определяется глобальное $Z_4$-преобразование фермионных дираковских и бозонных полей (тетрада и элементы голономии), из которых строится решёточное действие. Это $Z_4$-преобразование является "корнем" из $Z_2$- или $PT$-преобразования, ранее предложенного автором. При самых высоких температурах рассматриваемое действие инвариантно относительно преобразования $Z_4$, и эта симметрия не нарушена. При понижении температуры $Z_4$-симметрия нарушается до $Z_2$-симметрии, причём параметром порядка является $Z_2$-симметричный вклад в действие, трансформирующийся в длинноволновом пределе в действие Гильберта-Эйнштейна. $Z_4$ преобразование смешивает частицы и античастицы, так что в $Z_4$-симметричной фазе исчезает различие между частицами и античастицами (на языке Дираковских полей).

Дальная пространственная корреляция флуктуаций скорости во вращающемся когерентном турбулентном вихре

6 марта в 11:30 (короткий доклад)

С.С. Вергелес, Л.Л. Огородников

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)

Рождение заряженных лептонов в протон-протонных столкновениях на БАК (по материалам кандидатской диссертации))

27 февраля в 12:45 (короткий доклад)

Каркарьян Е.К. (ФИАН)

В докладе изучается рождение пар мюонов в протон-протонных столкновениях на Большом Адронном Коллайдере. Задача представляет интерес с двух точек зрения. Во-первых, это проверка предсказаний Стандартной Модели на эксперименте. Во-вторых, тяжелые частицы возможной Новой Физики могут проявляться во взаимодействиях при высоких энергиях. Рассматривается как квазиупругое, так и неупругое рассеяние протонов. Выводятся аналитические выражения для соответствующих сечений рождения мюонов. Интегрирование теоретических формул проводится по фазовому объему с учетом ограничений эксперимента ATLAS. Также исследуется вклад слабого взаимодействия в неупругую часть сечения рождения лептонов в столкновении протонов.

Квантовое обратное действие при оптическом измерении локализованных спинов в полупроводниках (по материалам докторской диссертации)

27 февраля в 11:30

Дмитрий Смирнов (ФТИ им. А.Ф. Иоффе)

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.

pdf

Институт теоретической физики им. Л.Д. Ландау