Физический факультет
Московский государственный университет имени М. В. Ломоносова
В работе получены свободная энергия и уравнение состояния для однородной фазы систем двумерных твердых сфер, которые эффективны как для стабильных, так и для метастабильных фаз. Для этого вначале вириальный ряд преобразован в новый ряд, коэффициенты которого слабо отличаются друг от друга для известных в настоящее время вириальных коэффициентов. К данному ряду применен метод ускоренной сходимости Эйлера. Совершая обратное преобразование, мы получаем для сжимаемости новое уравнение, которое, как показывают расчеты, значительно точнее вириального уравнения. Полученное уравнение аналогично уравнению Карнахана-Старлинга для трехмерной системы. Но в отличие от последнего оно точно воспроизводит все известные вириальные коэффициенты. Далее данное уравнение обобщается на случай воспроизведения асимптотического поведения свободной энергии при больших плотностях. Это позволяет описать с высокой степенью точности и метастабильную область.
Показать АннотациюИсследованы решения уравнения, описывающего в рамках квантовой теории поля эволюцию нейтрино, взаимодействующего с однородной плотной средой. В модели двух флейворов получен явный вид функции Грина и, как следствие, закон дисперсии ней- трино в среде. Найдены решения, описывающие как стационарные состояния, так и спин-флейворные когерентные состояния нейтрино. Показано, что стационарные со- стояния нейтрино в веществе отличны от массовых, а волновую функцию состояния с определенным флейвором можно построить как суперпозицию волновых функций стационарных состояний, коэффициенты которой определяются углом смешивания в веществе.
Показать АннотациюПредложен итерационный подход к исследованию регулярно возмущённых дифференциальных уравнений. С помощью этого подхода построена последовательность, сходящаяся (по норме пространства непрерывных функций) к решению задачи Коши для возмущённого по малому параметру слабо нелинейного дифференциального уравнения первого порядка (слабая нелинейность означает наличие малого параметра при нелинейном члене). Данная последовательность сходится к решению задачи также и в асимптотическом смысле. Доказательство сходимости (как обычной, так и асимптотической) построенной последовательности и оценка скорости сходимости основаны на теореме Банаха о неподвижной точке сжимающего отображения полного метрического пространства.
Показать АннотациюНастоящая работа направлена на исследование многомерных тепловых структур в нелинейных несжимаемых диссипативных средах с применением последних научных достижений в области асимптотического анализа. Выделен класс сингулярно возмущенных многомерных задач нелинейной теплопроводности, к исследованию которых применимы асимптотические методы, а именно: модифицированный метод пограничных функций и асимптотический метод дифференциальных неравенств. Предлагаются обоснованные алгоритмы построения асимптотических решений погранслойного типа и типа контрастных структур нулевого порядка, описывающих тепловые структуры в нелинейных однородных диссипативных средах. Использование эффективного алгоритма позволяет выделить и описать поверхность перехода, в окрестности которой локализован внутренний слой решения типа контрастной структуры. Этот подход распространяется на более сложный, так называемый, критический случай. Результаты статьи интерпретированы и иллюстрированы примером двумерной краевой задачи. Они могут быть использованы для создания численного алгоритма, который применяет асимптотический анализ с целью построения пространственно-неоднородных сеток при описании внутреннего слоя решения типа контрастной структуры, а также с целью построения тестовых примеров.
Показать АннотациюВ статье рассматривается использование в методе редукции измерения информации о принадлежности входного сигнала или значения интересующей исследователя характеристики объекта исследования априори заданному множеству в случае вероятностной модели измерения. Предложена и исследована оценка вероятностной редукции, имеющая меньшую среднеквадратичную погрешность, чем ранее известные оценки редукции. Также в качестве примера рассмотрена редукция результата квантовооптического измерения — изображения объекта исследования, полученного при формировании изображения обычным светом и светом с подавлением флуктуаций числа фотонов. Исследована зависимость качества редукции от степени подавления флуктуаций и от характеристик (контрастность, средняя яркость) изображения. Показано, что зависимость ковариационного оператора погрешности от оцениваемого сигнала незначительно ухудшает качество редукции измерения.
Показать АннотациюВпервые рассмотрены невырожденные процессы: суммарная генерация гармоники и одновременная генерация суммарных частот , в кристаллах с регулярной доменной структурой (РДС) и квадратичной нелинейностью. Получены результаты квантового описания для больших длин взаимодействия с помощью численного метода. Обнаружены почти периодические осцилляции среднего числа фотонов. Найдены моды жесткой корреляции и антикорреляции. Первые могут стать хорошими кандидатами для восстановления изображений методами компьютерной обработки информации. Найдены эффекты инверсии взаимной корреляции мод генерируемого излучения при превышении определенной длины взаимодействия
Показать АннотациюВ работе рассматривается новая физико-математическая модель, описывающая кинетику изменения объема гранулы полимерного геля при изменении концентрации внешнего раствора. Модель учитывает влияние следующих факторов: размер гранулы, изменение количества воды в геле, происходящее при возникновении разности химических потенциалов компонентов (в основном воды) внутри и снаружи гранулы, диффузия растворенного вещества в грануле и релаксация полимерной матрицы к положению равновесия под воздействием упругих сил. Особенностью модели является учет влияния приповерхностного слоя, образующегося в результате изменения объема гранулы и формирующегося вблизи поверхности гранулы полимера, что существенно влияет на кинетику исследуемого процесса. Продемонстрирована возможность применения модели для сокращения времени анализа концентраций растворенных веществ методом оптической микрометрии.
Показать АннотациюДанные в современных исследованиях нередко имеют огромный объем, распределены между многочисленными сайтами и постоянно пополняются. В таких случаях собрать все относящиеся к исследованию данные на одном компьютере, как правило, невозможно и непрактично, поскольку один компьютер не сможет обработать их в разумные сроки. Подходящий алгоритм анализа данных должен, параллельно работая на многих компьютерах, извлекать из каждого набора исходных данных некоторую промежуточную компактную «информацию», постепенно объединять ее и, наконец, использовать накопленную информацию для получения результата. По мере поступления новых данных он должен иметь возможность добавлять их к накопленной информации и, при необходимости, обновлять результат. В работе рассмотрены особенности такой хорошо организованной промежуточной формы информации и ее естественные алгебраические свойства. В качестве примера исследована проблема трансформации процедуры оптимального линейного оценивания так, чтобы отдельные фрагменты исходных данных могли обрабатываться независимо и параллельно. Предложена каноническая форма информации, позволяющая алгоритму извлекать такую информацию параллельно из каждого набора исходных данных, объединять ее и использовать для получения результата. Показано, что на построенном информационном пространстве кроме алгебраической структуры также индуцируется согласованное с ней упорядочение, отражающее понятие качества информации.
Показать АннотациюДля исследования радиационной обстановки на Земле и в околоземном пространстве во время инверсии геомагнитного поля, о начале которой свидетельствует ряд наблюдений, разработана численная модель, позволившая вычислить и сравнить потоки космических лучей в магнитосфере Земли в присутствии и в отсутствие дипольной составляющей поля. Квадрупольная составляющая при этом предполагалась неизменной. Согласно вычислениям в момент инверсии общий радиационный фон на Земле увеличится в 3 раза, а на орбите МКС -- в 14 раз. Радиационные пояса в такой конфигурации поля неустойчивы. Поэтому мы рассмотрели второй сценарий инверсии с аксильно симметричным квадруполем. С помощью теории Штермера и численного моделирования, мы определили области захвата частиц (в диполе, квадруполе и их суперпозиции) и дозы радиации в них в процессе инверсии поля.
Показать АннотациюКлассификация разновидностей методов сверхразрешения производится по величине промежутка между минимальным значением Модуляционной Передаточной Функции (МПФ) M(O) (для дискретной Аппаратной Функции (АФ) О) и нулем. Классификаторы лежат в основе концепции сверхразрешения. Главный параметр настройки АФ О для повышения разрешения – обусловленность, численно равная обратной величине минимального значения |M(O)| или этого промежутка.
Показать АннотациюПостроена осесимметричная МГД-модель солнечного ветра, позволяющая исследовать в широком диапазоне гелиоширот пространственное распределение характеристик магнитного поля и плазмы на радиальных расстояниях от 20 до 400 радиусов Солнца. Получены самосогласованные решения для магнитного поля, плотностей плазмы и тока в солнечном ветре в зависимости от фазы солнечного цикла. Показано, что в период доминирования дипольной магнитной компоненты в солнечном ветре формируется гелиосферный токовый слой (ГТС), который является частью системы продольных и поперечных токов, симметричных в северном и южном полушариях. По мере возрастания относительного вклада квадрупольной компоненты в полное магнитное форма ГТС становится конусообразной; на высоких широтах противоположного полушария зарождается второй конический ГТС, угол раствора которого увеличивается. Модель описывает плавный переход от быстрого солнечного ветра на высоких гелиоширотах к медленному солнечному ветру на низких гелиоширотах, а также укручение профилей основных характеристик солнечного ветра с ростом радиального расстояния от Солнца.
Показать АннотациюВ настоящей статье изображение рассматривается как скалярное поле и связывается с векторным градиентным полем. Такой подход совмещенный с методами анализа формы полей позволяет искать вихри в космических снимках. Причем зная, что изображения с выраженной геометрической формой создают ложные вихри в изображении, можно искать их местоположение на основе предложенного метода. При этом к преимуществам данного подхода можно отнести точность и применимость в области низких частот.
Показать АннотациюРабота посвящена исследованию разных механизмов ускорения заряженных частиц во время магнитных суббурь в хвосте магнитосферы Земли. Построена численная модель, позволяющая исследовать ускорение частиц трех сортов: электронов e-, протонов H+ и ионов кислорода O+ в результате действия двух различных механизмов: (а) одиночной магнитной диполизации со скачком нормальной компоненты магнитного поля длительностью несколько минут; (б) множественных скачков нормальной компоненты магнитного поля (диполизационных фронтов) длительностью меньше минуты. Показано, что под воздействием одиночной магнитной диполизации (а) происходит преимущественное ускорение ионов кислорода, которые увеличивают свои энергии до 200 кэВ. При этом протоны и электроны ускоряются в меньшей степени. По сравнению с механизмом (a), процесс (б) способствует большему ускорению протонов и электронов до энергий 300 и 150 кэВ соответственно. Таким образом, эффективность ускорения разных популяций частиц резонансным образом связана с длительностью скачка магнитного поля. Чем ближе масштаб изменения поля магнитной диполизации к гиропериоду частиц, тем эффективней их ускорение.
Показать АннотациюРассмотрены особенности построения моделей фрактальных распределений дендритных структур с использованием характеристик детерминированных и стохастических фракталов. Указана возможность выявления фрактальных свойств оптических характеристик дендритов на основе вейвлет-анализа. Приведены основные алгоритмы расчета фрактальной размерности применительно к дендритным системам.
Показать АннотациюПродемонстрирована высокая эффективность использования для решения междисциплинарных проблем методологических положений, опирающихся на фрактальные представления. Раскрыта внутренняя связь между рядом основных понятий естественно-научных, гуманитарных и когнитивных дисциплин.
Показать АннотациюПоказано влияние упругого рассеяния света на эффективность генерации третьей оптической гармоники и комбинационного рассеяния света в массивах кремниевых нанонитей различной толщины. Достигнуто четырех- и двенадцатикратное увеличение сигналов соответственно для данных процессов по сравнению с откликом от монокристаллического кремния. Наблюдаемый рост обусловлен существенным увеличением временем жизни фотона в среде за счет многократного светорассеяния, носящего диффузный характер, начиная с толщин массивов кремниевых нанонитей 2 мкм. Данное предположение хорошо согласуется с данными спектрофотометрии и измерениями кросскорреляционных функций в исследуемых образцах.
Показать АннотациюОтмечается резкое падение количества русскоязычных научных публикаций в зарубежных базах данных по сравнению с «советским периодом». Обращается внимание на необходимость активизации работ по переводу русскоязычных печатных научных изданий в цифровую форму, в том числе и из опасения их утраты в связи с нынешним положением научных библиотек. Делается вывод о необходимости сохранения русскоязычной научной коммуникационной среды. Приводятся примеры по использованию разработанной авторами библиографической базы данных «Акустика» для получения инфометрических данных.
Показать АннотациюВ работе представлен метод классификации самоаккомодационных комплексов, сочетающий групповой анализ с учетом минимизации деформации формы. При фазовом превращении мартенситного типа элементарные ячейки решёток аустенита и мартенсита преобразуются друг в друга путём однородной деформации, которая в применении к сфере единичного радиуса превращает её в трёхосный эллипсоид (эллипсоид деформации). Двойникование решетки мартенсита изменяет уравнение эллипсоида в соответствии с преобразованием координат. Суммируя уравнения эллипсоидов для нескольких двойников, можно получить представление об усредненной по соответствующей совокупности доменов деформации и оценить суммарное формоизменение самоаккомодационного комплекса.
Показать АннотациюВ настоящей работе методом компьютерного моделирования с помощью программного пакета Geant4 исследуется вклад продуктов фотоядерных реакций в поглощенную дозу. Поглощенная доза определяется вдоль центральной оси пучка в водном фантоме при облучении последнего как монохроматическими фотонами с энергией выше порога фотоядерных реакций, так и фотонами тормозного спектра. Показано, что несмотря на большее по сравнению с другими каналами сечение фотопротонных и фотонейтронных реакций, основной вклад среди всех продуктов дают альфа-частицы. Нижняя оценка суммарного вклада всех продуктов составляет около 5% для тормозных фотонов с максимальной энергией 20-30 МэВ.
Показать АннотациюОписан прототип полностью автоматизированной системы оценки цунамиопасности землетрясения. Система инициируется при получении информации о землетрясении (координаты, сейсмический момент, фокальный механизм, глубина). На первой стадии с использованием формул Окада и эмпирических закономерностей для очага землетрясения рассчитывается векторное поле косейсмических деформаций, по которому определяется начальное возвышение водной поверхности в очаге цунами и рассчитывается его потенциальная энергия. На второй стадии оценивается интенсивность цунами по шкале Соловьева-Имамуры. Для этой оценки используется эмпирическая связь, полученная в результате статистического анализа исторических цунами-событий. На заключительной стадии, если событие оценивается как значительное, выполняется численное моделирование цунами.
Показать АннотациюПо данным глубоководных обсерваторий DONET, зарегистрировавших 11.03.2011 землетрясение Тохоку, исследована связь вариаций придонного давления c компонентами ускорения движений дна. Методами кросс-спектрального анализа подтверждено существование диапазона частот "вынужденные колебания", в котором вариации давления пропорциональны вертикальной компоненте ускорения дна океана. Выполнен теоретический анализ задачи о вынужденных колебаниях водного слоя постоянной и переменной глубины. Получена формула, связывающая вариации придонного давления с компонентами ускорения движения дна и компонентами градиента глубин океана. Показано, что горизонтальные движения крутых подводных склонов способны вносить значимый вклад в вариации придонного давления непосредственно над склоном и на удалении от склона не более 1-2 глубин океана.
Показать АннотациюРабота посвящена численному моделированию процесса генерации гравитационных волн в океане переменной глубины поверхностными сейсмическими волнами. Обсуждаются физические механизмы генерации гравитационных волн. Теоретические оценки их амплитуд сопоставляются с результатами численных экспериментов. Показано, что горизонтальная компонента сейсмической волны значительно эффективнее, чем вертикальная, возбуждает гравитационные волны, при этом ключевым параметром, определяющим их амплитуду, является крутизна подводного склона.
Показать АннотациюПоказано, что устойчивая летняя плотностная стратификация может блокировать поступление метана с придонными слоями воды к поверхности, в то время, как интенсивное конвективное зимнее перемешивание повышает его содержание за счет поступления насыщенных метаном придонных масс воды. Основное влияние на гидрофизические процессы в бухте в августе и феврале, апреле оказывают морские воды. Влияние вод реки Черная значимо только в кутовой части бухты, где для зимнего и летнего сезонов были получены максимальные значения концентрации растворенного в воде метана.
Показать АннотациюРассматривается история вхождения вероятности в физику. Исследуется соотношение статистических и динамических закономерностей. Определено влияние на этот процесс развития методов машинного эксперимента и новых взглядов на представление о макроскопичности систем. Анализируются перспективы использования вероятности в физике.
Показать АннотациюВ работе представлены данные о динамике успеваемости студентов 1 и 2 курсов на протяжении осеннего семестра 2017/2018 учебного года, а также проведено сравнение успеваемости групп по некоторым изучавшимся дисциплинам. Данные получены на основе результатов компьютерных тестирований, проведённых в Центре контроля качества образования физического факультета.
Показать Аннотацию