Выпуск 5, 2024

К. Э. Плохотников

В работе изучается вопрос о множестве (единственности) локально равновесных конфигураций потенциальной энергии мультиатомного кластера. Молекулярная система, состоящая из множества, вообще говоря, разных атомов, именуется мультиатомным кластером. Предлагается формализм построения всей линейки многочастичных потенциалов для описания произвольной молекулярной системы. Вводятся и обсуждаются понятия “матрицы формы” или “морфы” для каждого из многочастичных потенциалов. Определяется алгоритм построения функции потенциальной энергии мультиатомного кластера так, чтобы можно было бы говорить о построении вполне определенной конфигурации атомов кластера, как о единственно возможной. Данный алгоритм рассматривается как способ решения проблемы выбора конфигурации атомов кластера в качестве локально равновесной. Подробно изучаются множества локально равновесных конфигураций бинарного и многочастичного потенциалов. Рассмотрено также множество локально равновесных кон-фигураций линейной комбинации бинарного и многочастичного потенциалов. Показано, что в последнем случае множество локально равновесных конфигураций определяется главным образом бинарным потенциалом. Общие построения и выводы иллюстрируются на примерах воспроизводства в качестве локально равновесных стандартных конфигураций молекул воды, метана, этилена и бензола. Строятся подходящие потенциалы, имеющие указанные конфигурации в качестве глобальных минимумов. На примерах описания кластеров воды, бензола и углерода исследуется вопрос о причинах появления множества локально равновесных конфигураций. Обсуждается алгоритм построения сложной, композитной матрицы формы для кластеров, состоящих из множества одинаковых молекул. Использование понятия “матрицы формы” позволяет естественным образом учесть в молекулярной системе всевозможные целостные субъединицы, а также описать пределы, в рамках которых эти целостности воспроизводятся в неизменном виде.

Расчёт акустооптического качества и максимального значения упругооптической постоянной жидкостей

П. А. Никитин

Теоретически исследованы упругооптические свойства жидкостей на основе первопринципов акустооптики. Получено соотношение для расчета упругооптической постоянной жидкостей с использованием только показателя преломления. Определены значения показателя преломления, соответствующие максимальной упругооптической постоянной для полярных и неполярных жидкостей. Проведены расчеты примерно для 100 жидкостей и сопоставлены с известными экспериментальными данными. Данное исследование существенно расширяет понимание акустооптического эффекта и имеет практическое применение для прогнозирования упругооптической постоянной жидкости и оценки её дисперсии.

Н. А. Курепин$^1$, Л. А. Якобнюк$^3$, В. С. Попов$^3$, А. Б. Курепин$^2$

Определение центральности столкновения тяжелых ядер необходимо для любого из планируемых экспериментов на установке MPD коллайдера NICA в ОИЯИ. В ряде работ при высоких энергиях на коллайдерах RHIC и LHC хорошие результаты получены с использованием регистрации спектаторов передними адронными калориметрами. Однако при промежуточных энергиях на NICA на уровне 2.5 – 5.5 ГэВ на нуклон, вследствие недостаточного собственного разрешения по выделенной энергии калориметра, проблема должна быть изучена более подробно. В настоящей работе на основе теоремы Байеса получены оценки разрешения по прицельному параметру (центральности), которые отличаются от результатов прямого моделирования калориметра при фиксированном числе спектаторов.

И. Ф. Жаринов$^1$, А. А. Щербаков$^{1,2}$, Ф. Р. Студеникин$^{1,2}$

В последнее время значительное распространение приобрела протонная лучевая терапия, как эффективное средство лечения различных онкологических заболеваний. В результате взаимодействия протонов с веществом образуется значительное количество вторичных частиц. В статье исследуются вторичные частицы, возникающие при протонной терапии. Рассматривается дополнительная дозовая нагрузка за пределами облучаемой области. Рассчитываются спектральные, дозовые и угловые распределения вторичных нейтронов. Расчеты производятся с помощью программного пакета GEANT4. На основе результатов моделирования построены графики, по ним сделаны выводы о преимущественных направлениях распространения вторичных нейтронов и оценены возможные риски для людей, находящихся вблизи работающего ускорителя. Полученные результаты позволяют сделать вывод о возможных рисках для здоровья, а также о необходимости совершенствования регламентов мер безопасности при протонной лучевой терапии.

Т. В. Благова, И. Ш. Хасанов

Терагерцовое (ТГц) излучение обладает уникальными свойствами, делающими его перспективным для широкого спектра применений, включая медицинскую диагностику, неразрушающий контроль и безопасность. Однако существующие многопиксельные камеры имеют ограничения по чувствительности и разрешению. Метод фантомных изображений (ФИ), использующий однопиксельный приемник и пространственный модулятор света (ПМС), позволяет преодолеть эти ограничения. Одной из особенностей ТГц ПМС является то, что размер пикселей сопоставим с длиной волны, что может приводить к значительным дифракционным искажениям. С целью повышения качества восстанавливаемых изображений в работе проводится оптимизация метода фантомных изображений при помощи корреляционного анализа паттернов пространственного модулятора терагерцового излучения. В частности, анализируется эффективность выбора паттернов освещения, основанных на различных ортогональных матрицах, таких как матрицы дискретного Фурье-преобразования, дискретного косинусного преобразования, преобразования Адамара и преобразования Хаара. Также показано, что корреляционный анализ позволяет выбрать стратегию субпиксельного сканирования для получения изображений сверхвысокого разрешения. Таким образом, показано, что корреляционный анализ является эффективным способом оценки качества оптических систем для формирования фантомных изображений.

С. Ю. Глазов, Н. Е. Мещерякова, И. А. Подгорная

В работе предложен аналитический метод определения параметров многослойных примесных углеродных нанотрубок полупроводникового типа (количество слоев, их радиусы, глубина залегания примесей и их концентрация) на основе сравнения экспериментальных и теоретических зависимостей силы тока от характеристик внешних статического и переменного электрических полей. Плотность электрического тока, возникающего в углеродной нанотрубке под действием внешних электрических полей вычислена с помощью кинетического уравнения Больцмана. При описании ионизации атомов применялся квазиклассический метод мнимого времени.

А. Г. Хунджуа$^1$, Е. А. Бровкина$^1$, М. М. Мельников$^2$

Рассматривается комплекс моделирования картин дифракции, разработанный на кафедре физики твердого тела физического факультета МГУ им М.В. Ломоносова. Комплекс включает в себя несколько разделов: 1) дифракция на поликристаллах - задачи на построение и анализ дифрактограмм от поликристаллических образцов; 2) дифракция на монокристаллах - моделирование и анализ микроэлектронограмм, лауэграмм, эпиграмм; 3) моделирование точечных картин дифракции от двухфазных кристаллических объектов, связанных ориентационным соотношением (в том числе при мартенситных превращениях). Обсуждаются различные варианты использования программ для специального физического практикума и спецкурсов кафедры.

А. И. Тернов

Дается интерпретация парадокса Клейна на основе одночастичного приближения теории Дирака. С единых позиций рассматривается парадокс Клейна для дираковского электрона и клейновское туннелирование для носителей заряда в графене. Подчеркивается тесная связь между явлением "попятного движения" в релятивистской квантовой механике и распространением волн в "левых" средах в электродинамике. Данный методический материал используется в преподавании курса квантовой механики в Московском физико-техническом институте (национальном исследовательском университете).