карта сайта Российская академия наук Физический институт имени П.Н.Лебедева
Отдел теоретической физики имени И.Е.Тамма
об Отделе сотрудники структура семинары, события контакты

Отчеты Отделения за 2002 г.
 
отчет об исследованиях по тематике, относящейся к компетенции Отделения ядерной физики РАН

отчет сектора взаимодействия радиоволн с плазмой
отчет сектора теории сверхпроводимости
отчет сектора теории твердого тела
отчет сектора теоретической биофизики
отчет сектора квантовой теории поля и квантовой статистики
отчет сектора теории элементарных частиц
отчет сектора физики высоких энергий
отчет группы советника РАН В.Гинзбурга


Отчет группы советника РАН В.Гинзбурга
Сектор состоит из 10 научных сотрудников, из которых 3 являются докторами физ.-мат.наук и 7 кандидатами физ.-мат.наук, один сотрудник является членом ОЯФ РАН - академик В.Л.Гинзбург.
В секторе проходит обучение 1 аспирант.
Опубликовано или принято к печати 24 научных статьи сотрудников сектора;
сотрудники принимали участие в 4 международных конференциях (сделано 4 доклада)


Основные научные результаты, полученные в 2002 г.:
  1. Опубликована в УФН статья "Несколько замечаний об излучении зарядов и мультиполей, равномерно движущихся в среде". Опубликована статья "О некоторых успехах физики и астрономии за последние три года" (УФН, частично в журнале "Земля и Вселенная", краткое содержание будет в Трудах 3-ей международной Сахаровской конференции по физике). Опубликовано около 20 статей в мемориальных сборниках, журналах и газетах, посвященных некоторым вопросам истории науки,проблемам пропаганды науки и борьбы с лженаукой,а также проблемам атеизма и антирелигиозной пропаганды. (В.Л.Гинзбург)

  2. Существующая в течение двух десятилетий проблема различия между радиальным распределением ядер космических лучей и распределением их вероятных источников в диске (сверхновых, пульсаров и т.д.) была объяснена эффектами распространения частиц в Галактике. Показано, что этот эффект естественно возникает, если при гидродинамическом описании системы корректно учтена передача момента от космических лучей к фоновой плазме через механизм возбуждения МГД-волн. В рамках этой самосогласованной схемы показано, что в системе возникает интенсивный конвективный перенос плазмы и космических лучей (галактический ветер). Существенным моментом данной модели является то, что эффективное время жизни космических лучей в диске минимально там, где максимальна концентрация источников космических лучей. Этот "эффект компенсации" приводит к квази-однородному распределению космических лучей в галактическом диске. Указанный результат оказывается крайне важным для интерпретации наблюдательных данных. Наши исследования показывают, что, видимо, такое предположение не является корректным, и в Галактике имеются значительные пространственные флуктуации этих параметров. Поэтому оценки характеристик распространения космических лучей на основе "глобальных" характеристик: например, распределения диффузного гамма или радио излучения, при их некорректной интерпретации может привести к неправильным результатам. (В.А.Догель)

  3. Проанализирована природа диффузного излучения из галактического диска, которая в течение трех десятков лет является загадочной. Существовавшие до сих пор модели были не в состоянии объяснить поток жесткого рентгена из галактического диска. Анализ различных физических моделей с неизбежностью приводил к выводу о том, что для генерации этого пока необходима мощность источников на один-два порядка превышающая светимость сверхновых звезд - самых мощных галактических источников. Нами было показано, что эта энергетическая проблема может быть разрешена, если излучение идет непосредственно из области ускорения частиц. Из анализа кинетических уравнений было показано, что в этом случае эффективность генерации рентгеновских фотонов выше, чем в прочих случаях. В рамках этой модели удается разрешить и другие проблемы рентгеновского потока, такие как: многотемпературный профиль излучения, гидродинамическую устойчивость плазмы в галактическом диске, ширину рентгеновских линий, которая существенно превышает тепловую и т.д. Ключевым моментом данной модели является наличие избытка квази-тепловых частиц возникающих под воздействием ускорительных механизмов. В результате степень ионизации ядер фоновой плазмы оказывается более высоким, чем следует из величины ее температуры. (В.А.Догель)

  4. Проанализирована природа радио и рентгеновского излучения из скопления галактик Кома. Было показано, что в случае непосредственно ускорения электронов в межгалактическом пространстве механизм рентгеновского излучения - тормозные потери субрелятивистких электронов, Если же электроны инжектируются в пространство источниками, то это излучение генерируется релятивисткими электронами за счет их Комптоновских потерь. (В.А.Догель)

  5. Развита теория для джозефсоновского тока в контактах сверхпроводник-ферромагнетик-сверхпроводник, учитывающая различие между амплитудами отражения (преломления) для квазичастиц со спинами вверх и вниз. Показано, что с изменением температуры в таких контактах может произойти 0-pi переход только в случае сильной спин-активности ферромагшнитного барьера. При этом, в частности, обе энергии андреевских связанных состояний в одном спиновом канале должны быть отрицательны, а в другом положительны. Тогда только один спиновый канал вносит вклад в джозефсоновский ток при нулевой температуре. При температуре 0-pi перехода два спиновых канала существенно компенсируют друг друга и могут привести к заметному минимуму критического тока в туннельных контактах. Минимальный критический ток квадратичен по малой прозрачности и содержит первую и вторую гармоники одного порядка величины.
    Далее исследован джозефсоновский ток в контактах с трехслойной границей раздела ферромагнетик-изолятор-ферромагнетик. Найдены спектры и спиновые структуры связанных на границе раздела когерентных состояний квазичастиц, при конечной прозрачности изоляционного барьера и произвольном угле разориентировки намагниченностей, лежащих в плоскости ферромагнитных слоев трехслойной прослойки. Показано, что джозефсоновский ток в квантовых точечных контактах с рассматриваемой прослойкой может немонотонно зависеть от угла разориентировки намагниченностей. Такое характерное поведение имеет место, если в частном случае параллельных намагниченностей слоев pi-состояние является равновесным состоянием контакта. (Ю.С.Бараш)

  6. Используя численные методы, найдены решения нелинейных одномерных уравнений Гинзбурга-Ландау, описывающие фазовые переходы первого и второго рода (а также гистерезисные явления ) в мезоскопических цилиндрах и пластинах, сделанных из сверхпроводников с произвольными значениями параметра "каппа". (Г.Ф.Жарков)

  7. Начата работа по изучению разрушения когерентности за счет взаимодействия в Ферми-системах при низких температурах. Получена общая формула,выражающая матрицу плотности Ферми-системы через сумму одночастичных функциональных интегралов. Показано, что соответствующим образом определенная спектральная плотность одновременно описывает как поведение Ферми-системы (распределение частиц по импульсам), так и поведение изолированной частицы в эффективном диссипативном окружении. Проведен расчет спектральной плотности в приближении квадратичного диссипативного ядра в одночастичных действиях. (С.М.Апенко)

  8. Совместно с А.Д.Заикиным рассмотрены поправки к шуму мезоскопического рассеивателя, обусловленные электрон-электронным взаимодействием. Предполагалось, что сопротивление рассеивателя много меньше h/e2.
    Также было рассчитано поле магнитного пробоя гибридной структуры нормальный металл-сверхпроводник, при котором исчезает диамагнетизм нормального слоя, обусловленный эффектом близости со сверхпроводником. Хотя линейный отклик при малых полях и нулевой температуре не зависит от прозрачности барьера между нормальным металлом и сверхпроводником, учет нелинейной зависимости тока от поля приводит к тому,что поле магнитного пробоя оказывается пропорциональным прозрачности барьера. (А.В.Галактионов)

  9. Исследовался вопрос о гравитационной динамике облаков темной материи, входящих в состав гало Галактики. Решена задача об изменении функции распределения частиц темной материи в облаке в результате пролета сквозь него звезды. Вычислена средняя скорость потери массы облаком при пролете звезды в зависимости от параметров облака и его орбиты. Исследуется процесс роста сверхмассивной черной дыры в центре Галактики за счет поглощения частиц темного вещества из гало. Конкретно : идет работа над определением влияния столкновений со звездами на диффузию частиц темной материи по угловому моменту и энергии. Вычислены коэффициенты диффузии при малых моментах для некоторого модельного распределения звезд. (М.И.Зельников)

  10. Изучается задача о гидродинамическом описании двух и/или многокомпонентной космической среды. Для двухкомпонентной среды ситуация очень похожа на двухскоростную гидродинамику, описывающую сверхтекучий гелий-4. По аналогии с упомянутой выше гидродинамикой сверхтекучего гелия можно получить различные волновые моды (типа, скажем, обычного и второго звуков). В космической гидродинамике рассматриваемого типа это связано с возмущениями плотности и энтропии. Соответственно для разных компонент среды, если их считать квазинезависимыми, получаются разные джинсовские масштабы. В действительности же возникает ряд вопросов об устойчивости различных мод. Еще одна важная проблема связана с существованием и устойчивостью нескольких волновых мод на фоне расширения Вселенной, если речь идет о масштабах больших галактических. (Ю.М.Брук)

  11. Исследовались особенности кондактанса туннельных SIN- и SIS-контактов с киральными сверхпроводниками. (А.М.Бобков)

  12. Изучалось влияние нелокальности отклика квазичастиц на нелинейный эффект Мейсснера в сверхпроводниках с d-спариванием. (М.С.Каленков)

  13. Изучались свойства контактов сверхпроводников с магнитными прослойками. (И.В.Бобкова)
Результаты, предлагаемые для включения в годовой отчет академика-секретаря:
    Изучены самосогласованные решения нелинейных уравнений Гинзбурга-Ландау, описывающие поведение мезоскопических сверхпроводников (тонкий цилиндр и тонкая пластина), помещенных в продольное магнитное поле H. Найдено, что достаточно тонкий цилиндр (когда в нем нет вихрей) может находиться в нескольких сверхпроводящих состояниях. Найдены критические поля H1, H2, Hp, Hi, Hr), при которых происходят переходы первого и второго рода между различными сверхпроводящими состояниями цилиндра, как функции от радиуса цилиндра R и параметра kappa теории ГЛ. Описаны гистерезисные явления, возникающие при переходах мезоскопического цилиндра из нормального в сверхпроводящие состояния в уменьшающемся магнитном поле. Предсказаны скачки намагниченности, возникающие при переходах между различными безвихревыми состояниями цилиндра. Описан парамагнитный эффект Мейсснера, возникающий в том случае, когда на оси цилиндра присутствует произвольное число m квантов потока. Обсуждена связь между результатами самосогласованного подхода и линеаризованной теорией. Показано, что в пределе $\kappa\to 1/\sqrt{2}$ и $R\gg\lambda$ (lambda - лондоновская глубина проникновения) самосогласованное решение (отвечающее так называемому метастабильному p-состоянию) совпадает с аналитическим решением, найденным из вырожденных уравнений Богомольного. (Аналогичные результаты получены для плоской пластины толщиной D.) Проведенное исследование представляет большой интерес в связи с перспективой создания измерительных устройств на основе мезоскопических сверхпроводников. (Г.Ф.Жарков)
Проекты, выполнявшиеся в 2002 году:
  1. РФФИ № 00-15-96697 (проект поддержки ведущих научных школ)
    Руководитель: В.Л.Гинзбург (участвуют все сотрудники группы)

  2. РФФИ № 01-02-17829
    Руководитель: В.Л.Гинзбург (участвуют 4 сотрудника)

  3. РФФИ № 02-02-16643
    Руководитель: Ю.С.Бараш (участвует 1 сотрудника и один аспирант)

  4. РФФИ № 02-02-16825
    Руководитель: Г.Ф.Жарков

  5. Минпромнауки РФ, тема "Управляемая сверхпроводимость";
    Госконтракт ИФФТ РАН с Минпромнауки РФ. Руководитель группы ОТФ, участвующей в теме, В.Л.Гинзбург. В составе группы - сотрудники группы, а также сектора теории сверхпроводимости ОТФ.
Преподавание:
  • В.Л.Гинзбург - профессор, заведующий кафедрой проблем физики и астрофизики МФТИ,
  • Ю.С.Бараш - доцент, зам. заведующего кафедрой проблем физики и астрофизики МФТИ, читает 2 курса лекций
  • М.И.Зельников - доцент кафедрой проблем физики и астрофизики МФТИ, читает 2 курса лекций
  • Ю.М.Брук - доцент кафедрой проблем физики и астрофизики МФТИ, читает 2 курса лекций
  • В.А.Догель - профессор кафедрой проблем физики и астрофизики МФТИ, читает 2 курса лекций
Участие в конференциях:

  1. Коллоквиум Института Макса Планка, Гархинг, Германия;
    В.А.Догель (доклад);

  2. Конференция по рентгеновской астрономии, сентябрь 2002 г., Сантандер, Испания;
    В.А.Догель (доклад);

  3. The First International Workshop on the Symmetry in Macroscopic Quantum States-Quantitative Experiments and Theory, 21-23 апреля 2002 г., Германия
    Ю.С.Бараш (доклад);

  4. Third International Sakharov Conference on Physics, 24-29 июня 2002 г., Москва,
    В.Л.Гинзбург (доклад)
Список литературы, опубликованной и принятой в печать в иностранных журналах в 2002 году:
  1. Barash Yu.S., Bobkova I.V.
    "Interplay of spin-discriminated Andreev bound states forming the 0-pi transition in Superconductor-Ferromagnet-Superconductor Junctions", Phys.Rev.B65, 144502, 2002;
  2. Barash Yu.S.,Bobkova I.V., Kopp T.
    "Josephson current in S-FIF-S junctions: nonmonotonic dependence on misorientation angle", Phys.Rev.B66, 140503 (R), 2002;
  3. Dogiel V.A, Schoenfelder V., Strong A.V.
    "Nonthermal hard X-Ray emission from the Galactic Ridge", Astronomy ana Astrophysics, v.382, pp.730-746, 2002;
  4. Breitschwerdt D., Dogiel V.A.,Voelk H.J.
    "The gradient of diffuse gamma-ray emission in the Galaxy", Astronomy and Astrophysics, v.385, pp.216-238, 2002;
  5. Dogiel V.A., Schoenfelder V., Strong A.W.
    "Bremsstrahlung X-Ray emission from the galactic ridge", Proc. of Symp. New centuary of X-Ray astronomy, eds. Inoue H., Kunieda H., p.296, 2002;
  6. Dogiel V.A.,Schoenfelder V., Syrong A.W.
    "The Cosmic-Ray Luminosity of the Galaxy", Ap.J.Letts., v.572, issue 2, pp.L157-L159;
  7. Dogiel V.A.,Inoue H.,Masai K.,Schoenfelder V.,Strong A.W.
    "The Origin of diffuse X-Ray emission from the Galactic ridge, part 1. Energy output of particle sources", Astrophys.Journ., December 20, 2002;
  8. Masai K., Dogiel V.A.,Inoue H., Schoenfelder V.,Strong A.W.
    "ibid, part 2. Nonequilibrium emission due to In-Situ accelerated electrons", Astrophys.Journ., December 20, 2002;
  9. Dogiel V.A.,Masai K., Inoue H.,Schoenfelder V.,Strong A.W.
    "The Origin of X-Ray Flux from the Galactic Ridge", Astonomische Nachrichten, accepted;
  10. Liang H.,Dogiel V.A., Birkinshaw M.
    "The origin of radio haloes and non-thermal emission in clusters of galaxies", Monthly Notices of Royal Astronomical Society, accepted;
  11. Galaktionov A.V., Zaikin A.D.
    "Quantum interference and supercurrent in multiple-barrier proximity structures", Phys.Rev.B65, 184507, 2002;
  12. Zharkov G.F.
    "Oncet of superconductivity and hysteresis in magnetic field for a long cylinder as obtained from a self-consistent solution of Ginzburg-Landau equations", Journ. of Low Temp.Phys., v.128, 87, 2002;
  13. Zharkov G.F.
    "First and second order phase transitions and magnetic hysteresis in a superconducting plate", Journ. of Low Temp.Phys., in press
Список литературы, опубликованной и принятой в печать в российских журналах в 2002 году:
  1. Гинзбург В.Л.
    "Несколько замечаний об излучении зарядов и мультиполей, равномерно движущихся в среде", УФН, т.172, 373, 2002;
  2. В.Л.Гинзбург
    "О некоторых успехах физики и астрономии за последние три года", УФН, т.172, 213, 2002;
  3. В.Л.Гинзбург
    "Памяти С.И.Сыроватского", Сб.статей, в печати;
  4. В.Л.Гинзбург, И.Л.Фабелинский
    "Еще раз к истории открытия комбинационного рассеяния света", Вестник РАН, в печати
  5. Бобков А.М.
    "Особенности кондактанса туннельных SIN и SIS -контактов с киральными сверхпроводниками", Письма в ЖЭТФ, т.75, 455, 2002;
  6. Каленков М.С.
    "Влияние нелокальности отклика квазичастиц на нелинейный эффект Мейсснера в сверхпроводниках с d-спариванием", ЖЭТФ, т.122, 404, 2002;
  7. Зельников М.И., Васильев Е.А.
    "Влияние звезд гало Галактики на потери частиц облаком темного вещества", Препринт ФИАН, номер 56, Москва, 2001;
  8. Жарков Г.Ф., Жарков В.Г., Цветков А.Ю.
    "Самосогласованные решения уравнений Гинзбурга-Ландау и сверхпроводящие краевые состояния в магнитном поле", КСФ, 11, с.35, 2001;
  9. Жарков Г.Ф., Жарков В.Г., Цветков А.Ю.
    "Одномерные решения уравнений Гинзбурга-Ландау для сверхпроводящего цилиндра в магнитном поле" КСФ, 12, с.31, 2001;
  10. Цветков А.Ю., Жарков Г.Ф., Жарков В.Г.
    "Сверхпроводящая пластина в магнитном поле", КСФ, 2, с.42, 2002;
  11. Жарков Г.Ф.
    "О зарождении сверхпроводимости и гистерезисе в цилиндрическом сверхпроводнике первого рода", ЖЭТФ, т., 600, 2002
Публикация книг:
  • В.Л.Гинзбург
    "О науке, о себе и о других", (третье издание, переработанное и дополненное), 2002

 

 


Отдел теоретической физики им.И.Е.Тамма, 2002