отчет об исследованиях по тематике, относящейся к компетенции Отделения ядерной физики РАН
отчет сектора теории твердого тела
отчет сектора квантовой теории поля и квантовой статистики
отчет сектора теории элементарных частиц
отчет сектора физики высоких энергий
|
Отчет сектора взаимодействия радиоволн с плазмой |
Заведующий сектором - А.В.Гуревич.
В секторе работают 8 сотрудников, среди них 4 доктора физ.-мат. наук.
Один сотрудник является членом ООФА РАН - член-корреспондент А.В.Гуревич.
Также в секторе проходит обучение 1 очный аспирант ФИАН,
1 очный аспирант МФТИ, 7 студентов МФТИ, из них 6
в 1998 г. защитили диплом.
Опубликована или послана в печать 21 научная работа,
принято участие в 9 международных конференциях, сделано 20 докладов
Наиболее важные научные результаты:
- Найдено квантование плотности в неоднородностях плазмы,
вытянутых вдоль магнитного поля, и образованных под действием
мощных радиоволн в F области ионосферы. Расчитаны спектры
нижнегибридных волн, захваченных в эти неоднородности. (Я.Н.Истомин)
- Показано, что магнитодипольное излучение вращающейся нейтронной
звезды должно проникать в проводящую кору. Найдены токи и
магнитные поля, генерируемые в коре. Дается объяснение
магнетарам. (Я.Н.Истомин)
- Предложен механизм радиозатмения пульсаров. Эффект затмения
связан с линейной трансформацией поперечной электромагнитой волны
в продольную в пульсарном ветре вблизи фронта ударной волны,
образованной у звезды-компаньона. (Я.Н.Истомин)
- Развита теория совместного воздействия широких атмосферных
ливней (ШАЛ), создаваемых космическими лучами, и пробоя
воздуха на убегающих электронах на инициацию молнии в грозовой
атмосфере. Согласно модели, плотность плазмы, возникающей в
центральной части ШАЛ резко увеличивается до 109 частиц/см3 в
услових пробоя на убегающих электронах. Возникающая поляризуемость
плазменной области приводит к сильному локальному увеличению
электрического поля грозы и к генерации стримера. Предполагается,
что рассмотренный процесс инициирует молниевый разряд.
Предсказана временная корреляция между спонтанным усилением рентгеновского
излучения, молниевым разрядом и ШАЛ, генерируемых первичными частицами
с энергией большей 1015 эВ. Предложена экспериментальная проверка теории.
(А.В.Гуревич, К.П.Зыбин)
- Рассмотрено поведение решений уравнения Кортевега — де Вриза при
заданных на всей оси осциллирующих непериодических начальных условий.
Показано, что возникающая в этой системе структура мелкомасштабных
осцилляций теряет на больших временах свои динамические свойства.
Найдены предельные стохастические характеристики конечного состояния
для задачи с начальными данными, заданными в виде бесконечной
последовательности импульсов, крупномасштабных по сравнению с
характерными для задачи ширинами солитонов.
(А.В.Гуревич, А.Л.Крылов, Г.А.Эль (ИЗМИРАН))
- Разработана процедура решения уравнений, описывающих осесиметричные
стационарные потоки в окрестности компактных астрофизических объектов.
Как результат, были получены аналитические решения таких классических
задач как задача об аккреции на черные дыры и задача о выбросах из
вращающихся звезд. (В.С.Бескин)
- Разработана модель для распределения энергичных заряженных частиц в
магнитосфере Меркурия. Эти частицы при перезарядке на частицах
экзосферы планеты становятся нейтральными. Разработана кинетическая
модель распределения нейтральных частиц. На основе этих моделей
впервые получены изображения магнитосферы Меркурия методом измерения
потока энергичных нейтральных атомов. (А.В.Лукьянов, С.Барабаш
(Институт космической физики, Кируна, Швеция))
Предложение в доклад Академика-секретаря:
А.В.Гуревич, К.П.Зыбин
Развита теория совместного воздействия широких атмосферных ливней
(ШАЛ), создаваемых космическими лучами, и пробоя воздуха на убегающих
электронах на инициацию молнии в грозовой атмосфере. Согласно модели,
плотность плазмы, возникающей в центральной части ШАЛ резко
увеличивается до 109 частиц/см3 в услових пробоя на убегающих
электронах. Возникающая поляризуемость плазменной области приводит к
сильному локальному увеличению электрического поля грозы и к
генерации стримера. Предполагается, что рассмотренный процесс
инициирует молниевый разряд. Предсказана временная корреляция между
спонтанным усилением рентгеновского излучения, молниевым разрядом и
ШАЛ, генерируемых первичными частицами с энергией большей 1015 эВ.
Предложена экспериментальная проверка теории.
Предложение в доклад Президента:
Наблюдения, проведенные в последние годы, выявили, что грозовая
активность в атмосфере иногда сопровождается интенсивным
квазистационарным рентгеновским излучением и мощными импульсами
гамма излучения. В ФИАНе совместно с Национальной Лабораторией в Лос
Аламосе (США) впервые создана теория, объясняющая эти явления - она
получила название ”пробой на убегающих электронах”. Суть явления - в
лавинообразном экспоненциальном нарастании в воздухе числа быстрых
электронов с энергией (0.1-1.0) МэВ в грозовых электрических полях,
которые в несколько раз (почти на порядок) меньше критического поля
обычного пробоя воздуха. Эксперементальное осуществление этого
эффекта в лабораторных условиях осложнено очень большой величиной
характерной длины пробега электронов (~100 м), определяющей нарастание
лавины. В самое последнее время эти трудности удалось преодолеть в
специально созданой в Институте общей физики РАН магнитной ловушке с
изменяющимся во времени магнитным полем. Пробой и ускорение осуществляются
СВЧ полем с использованием релятивистского эффекта циклотронного
резонанса в нарастающем магнитном поле. В этой лабораторной установке
впервые удалось наблюдать мощные импульсы гамма излучения с энергией
до 400 кэВ, возникающие как следствие пробоя на убегающих электронах
в воздухе.
Согласно наблюдениям пробой сопровождается:
1. Лавинным нарастанием числа быстрых электронов с энергиями от 1 кэВ
до нескольких МэВ.
2. Мощным импульсом рентгеновского и гамма излучения с энергией до
400 кэВ и длительностью от 10 мкс до 5 мс.
3. Мощным импульсом оптического излучения. Согласно теории пробой на
убегающих электронах может наблюдаться и в других газах, возможно
и в более плотных средах
Проекты, выполнявшиеся в 1998 году:
- РФФИ № 96-02-18217
Нелинейная динамика и статистика структур бездиссипативного вещества и
ее астрофизические проявления. Руководитель: А.В.Гуревич.
(1996-1998, 10 человек).
- РФФИ № 96-02-16465
Сильно нелинейные и турбулентные процессы при взаимодействии
радиоволн с ионосферной плазмой. Руководитель: К.П.Зыбин.
(1996-1998, 4 человека)
- РФФИ № 96-02-18203
Физические процессы в релятивистской плазме в окрестности нейтронных
звезд и черных дыр. Руководитель: Я.Н.Истомин.
(1996-1998, 3 человека)
- РФФИ № 96-15-96556
Электродинамика и кинетика нелинейных процессов в космической плазме.
Руководитель: А.В.Гуревич.
(проект поддержки научных школ, 9 человек)
- МНТЦ № 490-96
Изучение механизма молнии с участием релятивистских убегающих
электронов. Руководитель: А.Л.Мозговой (ВНИИЭФ, г.Саров).
(1997-1999, 4 человека)
- INTAS 96-0154
Millisecond pulsars. Investigation of their properties and comparison
to normal pulsars. Руководитель: R.Wielebinski (Max-Plank-Institut
fur Radioastronomie, Германия).
(1997-1999, 2 человека)
- CRDF № RM1-145
Сингулярные пределы нелинейных волн в диспергирующих средах.
Руководитель: А.В. Гуревич.
Участие в конференциях:
- 1998 Cambridge Conference/Workshop (Лиссабон, Португалия),
А.В.Гуревич "Modern Problems of Ionospheric Modification";
- International Suzdal URSI Symposium on the Modification of
Ionosphere (ISSMI'98) (Пахра, Россия).
А.В.Гуревич "Modern State of Ionospheric Heating Investigations",
А.В.Гуревич, К.П.Зыбин "The Theory of Stationary Striations",
А.В.Гуревич, К.П.Зыбин, А.Н.Караштин "Nonlinear Structuring of Low
Lattitude Ionosphere Modified by Powerful Radiowaves",
А.Л.Вихарев, Н.Д.Борисов, А.В.Гуревич, О.А.Иванов, А.Г.Литвак,
К.Ф.Сергеичев "Artificial Stratospheric Ozone Layer",
Я.Н.Истомин "Quantization of Plasma Density Irregularities under
the Action of a Powerful Electromagnetic Wave: Spectrum of Upper
Hybrid Oscillations Selfconsistently Trapped in the Density Cavities";
- European Workshop on Investigation and Comparison of Normal and
Millisecond Pulsars (Пущино, Россия),
Я.Н.Истомин "Two Waves of Evolution for the Rotating Magnetized
Neutron Stars: Radio Pulsar or Magnetar",
В.С.Бескин "Pulsar braking and particle acceleration";
- Texas Internationl Symposium on Relativistic Astrophysics
(Париж, Франция),
Я.Н.Истомин "Relativistic Electron - Positron Jets From AGN: Structure,
Stability, Superluminal Motion, Particle Acceliration and Synchrotron
Emission",
Я.Н.Истомин "Relativistic Neutral Atoms in Galaxy: Origin and
Propagation Through ISM",
Я.Н.Истомин "Magnetodipole Oven",
Я.Н.Истомин "Resonance Accretion on the Magnetized Rotating Neutron Stars",
В.С.Бескин "Energy Loss of Radio Pulsar",
В.С.Бескин "Internal Structure of Cilindrical Jets";
- Radio Astrophysics of Extremely High Angular Resolution (МТИ, США)
В.С.Бескин "Internal Structure of Relativistic Jets";
- Radiosources Extragalactiques et Noyaux actifs de Galaxies (IAP Париж, Франция),
В.С.Бескин "Internal Structure of Relativistic Jets";
- Runaway Breakdown and it’s Implications for Lightning Initiation
(Лос-Аламос, США),
А.В.Гуревич "The First Observations of Runaway Breakdown Effects in
Laboratory Experiments",
А.В.Гуревич, К.П. Зыбин a) "Kinetic equation for Runaway Breakdown",
b) "Lightning Initiation in Runaway Breakdown Conditions";
8. Solitons Geometry and Topology: On the Crossroads (Москва, Россия),
А.В.Гуревич, Г.А.Эль, К.П.Зыбин "Development of Stochastic Oscillations
in One-Dimensional Dynamical System descibed by the Korteweg de Vries equation",
А.В.Гуревич, А.Л.Крылов, Г.А.Эль "Stochastic Soliton Lattices"
Совместная работа:
- НИРФИ, Н.Новгород и Мэрилендский Университет, США
Взаимодействие радиоволн с плазмой;
- Национальная Лаборатория, Лос Аламосе, США и Всероссийский институт
экспериментальной физики, Саров
Исследование пробоя на быстрых электронах и механизма молнии;
Университет Дж.Фурье, Гренобль, Франция, Национальная астрономическая
обсерватория, Митака, Япония, Институт космических исследований, Москва
Физические процессы вблизи компактных объектов;
- Институт космической физики, Кируна, Швеция
Нейтральные атомы в Галактике;
- Институт космической физики, Упсала, Швеция
Нелинейные эффекты в ионосфере;
- Астрономический институт им.Штернберга, Москва
Микролинзирование;
- Утрехтский университет, Голландия
Нейтронные звезды.
Список литературы, опубликованной и принятой в печать
в иностранных журналах в 1998 году:
- A.V.Gurevich, T.Hagfors, H.Carlson, A.N.Karashtin, K.P.Zybin
"Self-oscillations and bunching of striations in ionospheric
modifications", Phys.Lett.A., 239, (1998) 385-392;
- A.V.Gurevich, K.P.Zybin
"Kinetic equation for high energy electrons in gases", Phys.Lett.A.,
237, (1998) 240-246;
- A.V.Gurevich, T.Hagfors, H.Carlson, A.V.Lukyanov, K.P.Zybin
"Electron temperature measurements by incoherent scattering in the
presence of strong small scale temperature irregularities",
Phys.Lett.A., 246, (1998) 335-340;
- Ya.N.Istomin, T.B.Leyser
"Parametric interaction of self-localized upper hybrid states in
quatized plasma density irregularities",
Physics of plasmas, v.5, (1998) 921-931;
- Ya.N.Istomin
"On the nature of radio eclipsing", Astronomy & Astrophysics,
(принято к публикации);
- Ya.N.Istomin, J.Kuijpers
"Magnetodipole oven", Mon.Not.R.A.S. (принято к публикации);
- Ya.N.Istomin, S.Barabash
"Relativistic neutral atoms in Galaxy", Physica Scripta (принято к
публикации);
- Ya.N.Istomin
"Resonance accretion on the magnetized neutron star", Astronomy &
Astrophysics (принято к публикации);
- A.V.Lukyanov, O.Umnova, S.Barabash
"Distribution of neutral particles in axis symmetrical exospheres",
IRF Scientific Report 244, p.3;
- A.Lukyanov, S.Barabash, R.Lundin, P.C:son Brandt
"A model of energetic charge particle dynamics in the Mercury
magnetosphere", IRF Scientific Report 244, p.19;
- S.Barabash, A.Lukyanov, P.C:son Brandt, R.Lundin
"Energetic neutral atom imagimg at Mercury: Simulations and
instrument requirements", IRF Scientific Report 244, p.51;
- S.Barabash, A.Lukyanov, E.Kallio
"Ena imaging of the planetary oxygenions. Other sources of ENA at
Mars"(принято к публикации);
- V.S.Beskin, Yu.M.Pidoprigora
"The direct problem for two-dimensional transonic outflow of gas
from the surface of a slowly-rotating stars”, Astronomy Reports,
42, (1998) 71-80;
- V.S.Beskin, R.R.Rafikov
"On the two-fluid effects on the MHD monopole outflow”, Preprint
NAO (1998);
- V.S.Beskin, L.M.Malyshkin
"On a self-consistent model of the axisymmetric radio pulsar
magnetosphere”, MNRAS, 298, 847-854 (1998);
- V.S.Beskin, I.V.Kuznetsova, R.R.Rafikov
"On the MHD effects on the force-free monopole outflow”, MNRAS,
299, (1998) 341-348;
- V.S.Beskin
"Radio pulsars - last seven years”, In "Neutron Stars and Pulsars.
Thirty years after the discovery”, Ed. N.Shibazaki. Academic
Publisher (1998);
- V.S.Beskin, L.M.Malyshkin "On the internal structure of relativistic
jets, Astronomy Letters (принято к публикации).
Список литературы, опубликованной и принятой в печать
в российских журналах в 1998 году:
- А.В.Гуревич, Г.А.Эль, К.П.Зыбин
"Развитие стохастических осцилляций в одномерной динамической
системе, описываемой уравнением Кортевега - де Вриза”, (принято для
публикации в ЖЭТФ);
- Р.Р.Рафиков, А.В.Гуревич, К.П.Зыбин "Индукционое взаимодействие
проводящих быстровращающихся тел с замагниченной плазмой", ЖЭТФ, 115,
(1999) 1-22.
- В.С.Бескин, И.В.Кузнецова
"К непрерывности МГД течений вблизи особых точек”, ЖЭТФ, 86(3),
(1998) 421-428.
|
