Отделение теоретической физики им.И.Е.Тамма Об Отделении
сотрудники
научные отчеты структура
исследования
семинары, события

отчет о научной деятельности в 2004г.
Сектор взаимодействия радиоволн с плазмой (заведующий - А.В.Гуревич)

В секторе работают 10 сотрудников, среди них 4 доктора физ.-мат. наук, 3 кандидата физ.-мат. наук, 2 сотрудника без степени, один сотрудник является членом ООФА РАН - академик А.В.Гуревич.
Также в секторе проходили обучение 1 аспирант МФТИ и 6 студентов МФТИ, из них двое защитили диплом.
Опубликовано или послано в печать 19 научных работ, в печати одна монография, опубликовано 7 научно-популярных работ и работ по истории науки, составлена и отредактирована книга воспоминаний;
сотрудники приняли участие в 10 международных конференциях и сделано 32 доклада.

Сектор проводит еженедельный Астрофизический семинар
(руководитель - А.В.Гуревич, секретарь - В.С.Бескин)

Рождено две девочки
 

Основные научные результаты, полученные в 2004 г.:
  1. Построена кинетическая теория сильной ленгмюровской турбулентности, возбуждающейся в узкой области отражения мощной обыкновенной радиоволны в ионосферной плазме. Учтены как условия повторного возвращения частиц в слой ленгмюровской турбулентности, так и условия их возможной гибели вне этого слоя. Определены структура и количество кавитонов, возникающих в развитой стадии турбулентности. Исследовано ускорение электронов, и показано, что возникает значительный квазитепловой "хвост" у функции распределения, имеющий эффективную температуру в 50-100 раз превышающую температуру плазмы. Область, занятая ускоренными электронами, в сотни раз превосходит толщину слоя ленгмюровской турбулентности. Показано, что результаты теории находятся в хорошем соответствии с ускорением электронов и со свечением плазмы, наблюдаемым в ионосферных экспериментах. (А.В.Гуревич, К.П.Зыбин)

  2. Разработана теория особого вида электрического разряда в грозовых облаках, генерируемого в результате совместного действия пробоя на убегающих электронах (ПУЭ) и широкого атмосферного ливня (ШАЛ) космической частицы высокой энергии. В результате этого воздействия ожидается гигантское увеличение числа релятивистских и тепловых электронов, а также гамма и радио излучений. Разработанная теория сопоставлена с результатами наблюдений на Тянь-Шаньской высокогорной научной станции ФИАН, с радионаблюдениями начала молниевого разряда и с наблюдениями при помощи установок LASA, EDOT и спутника FORTE узких биполярных импульсов (УБИ) радиоизлучения.
    УБИ генерируются в грозовых облаках в верхней атмосфере, имеют длительность меньше 10мкс и гигантскую мощность 100–300ГВт. Они не сопровождаются сколько-нибудь сильным оптическим свечением. Таким образом, электрические разряды, в которых рождаются УБИ, имеют иной физический механизм, чем молнии. Показано, что наблюдаемые свойства УПИ находятся в согласии с теорией ПУЭ-ШАЛ разряда.
    На основе разработанной теории предложен новый метод регистрации космических частиц сверхвысоких энергий 1018-1019эВ. (А.В.Гуревич, К.П.Зыбин)

  3. Проведена обработка результатов измерений, выполненных в 2003г. на Тянь-Шаньской высокогорной научной станции ФИАН, по поиску корреляций времен прихода коротких биполярных импульсов радиоизлучения (БПИ) с моментами формирования триггера от распределенной системы счетчиков Гейгера-Мюллера, фиксировавшей приход широко пространственно распределенного потока высокоэнергичных частиц. Обнаружено 150 случаев в течение двух наблюдавшихся гроз, когда БПИ приходили за менее чем 100мкс до срабатывания триггера. Не найдено случаев прихода БПИ в отсутствие грозовых условий. Полученные данные соответствуют предсказаниям теории пробоя на убегающих электронах. Одним из условий такого пробоя является наличие затравочных высокоэнергичных (порядка 1 МэВ) частиц, например, вторичных частиц космических лучей.
    Установлено, что задержки срабатывания триггера по отношению к БПИ распределены практически равномерно в пределах 100мкс. При характерной скорости распространения широкого атмосферного ливня космических лучей (ШАЛ) порядка скорости света - это соответствует расстоянию между источниками этих сигналов в несколько десятков километров. Сделан вывод, что большая величина задержек противоречит трактовке срабатывания триггера как сигнала непосредственного прохождения ШАЛ. Предложена интерпретация полученных данных, состоящая в том, что регистрировалось не прямое прохождение ШАЛ через установку, а диффузное гамма излучение, рождающееся в удаленном грозовом облаке во время разряда, вызванного прохождением через него ШАЛ при этом предполагается выполненным другое условие пробоя на убегающих электронах: величина электрического поля должна превышать критическое значение. (А.В.Гуревич, К.П.Зыбин, М.О.Птицын и др.)

  4. Рассмотрена задача о росте сверхмассивной черной дыры как за счет поглощения как звезд так и темной материи. В реальных условиях частота соударений звезд и частиц темной материи со звездами мала по сравнению с периодом осцилляций звезд и частиц в самосогласованном потенциале. Поэтому необходимо провести процедуру усреднения кинетического уравнения по осцилляциям. Получено усредненное кинетическое уравнение и выписаны все кинетические коэффициенты. Вычислен поток звезд и темной материи на центральную черную дыру. Показано, что центральная черная дыра в результате такого процесса может вырасти до 107-108 масс Солнца. При этом, согласно теории, большую часть массы черной дыры составляет темная материя. Оценка потока звезд, показывает, что рассматриваемая модель согласуется в среднем с активностью галактических центров. Рассмотрена задача о росте маломассивной черной дыры за счет поглощения звезд и темной материи. Данная задача существенно отличается от рассмотренной выше. Дело в том, что хотя частота соударений мала по сравнению с частотой осцилляций, но поглощение частиц определяется крайне малым фазовым об'емом. В результате, в области поглощения необходимо учитывать рассеяние частиц в течении одного периода. Получено кинетическое уравнение, описывающее такой процесс и начат его анализ. (А.С.Ильин, К.П.Зыбин, А.В.Гуревич)

  5. Построена последовательная двумерная теория внутренних областей тонких трансзвуковых гидродинамических аккреционных дисков. В частности, найдена форма звуковой поверхности, а также определена структура баллистических траекторий в сверхзвуковой области. Показано, что модель может легко объяснить тонкую временную структуру вспышек, регистрируемых в Галактическом центре. (В.С.Бескин)

  6. Рассмотрен вопрос о статистическом распределении потухших радиопульсаров, находящихся на стадии эжектора. Важным элементом, отличающим наше исследование от других работ, является последовательный учет эволюции угла на-клона магнитной оси к оси вращения. Найдено распределение потухших радиопульсаров в зависимости от периода вращения для двух моделей: модели с затрудненным выходом частиц с поверхности нейтронной звезды и модели со свободным выходом. Показано, что полное число потухших радиопульсаров оказывается значительно меньше по сравнению с моделью, в которой эволюцией угла наклона осей пренебрегается. Это связано с тем, что при учете эволюции угла наклона осей переход на стадию пропеллера происходит при существенно меньших периодах вращения нейтронной звезды P порядка 5-10c, чем это предполагалось ранее. (В.С.Бескин)

  7. Исследована нелинейная эволюция токового слоя, возникающего при взаимодействии ударной волны взрыва сверхновой с замагниченной звездой - компаньоном звезды предсверхновой. Показано, что в рамках идеальной МГД происходит образование особенности типа опрокидывания в течение конечного времени. Вблизи момента опрокидывания происходит ускорение частиц с образованием плато на их функции распределения. (Я.Н.Истомин)

  8. Показано, что радиус кривизны магнитных силовых линий в полярной области магнитосферы вращающихся замагниченных нейтронных звезд может быть значительно меньше, чем радиус кривизны, оцениваемый из предположения, что магнитное поле является дипольным. Магнитное поле в полярной шапке искажается тороидальными электрическими токами, текущими в поверхностных слоях нейтронной звезды. Эти токи замыкают электрические токи, возникающие в магнитосфере при генерации электронно-позитронной плазмы. Из-за уменьшения радиуса кривизны магнитных силовых линий рождение электронно-позитронной плазмы становится возможным даже для медленно вращающихся нейтронных звезд, P < 10 сек. (Я.Н.Истомин)

  9. Рассмотрена тесная двойная система нейтронных звезд, являющихся радиопульсарами PSR J0737-3039 A,B. На основе анализа наблюдений показано, что ветер от пульсара "A", являющегося более мощным, чем пульсар "B", сильно искажает магнитосферу пульсара "B". Внутри светового цилиндра радиопульсара "B" образуется ударная волна, разделяющая релятивистский ветер "A" от коротирующей магнитосферы "B". Также образуется слабо расходящийся "хвост" магнитного поля, в котором запасена магнитная энергия порядка 1030эрг. В результате пересоединения магнитных силовых линий в "хвосте" эта энергия может высвобождаться за короткое время порядка 0.1сек, что приведет к вспышке электромагнитного излучения в диапазоне 100КэВ с наблюдаемым на Земле потоком 4·10-11 эрг/см2 сек. Такие вспышки будут происходить не регулярно, как происходят магнитные суббури в магнитосфере Земли. (Я.Н.Истомин)

Проекты, выполнявшиеся в 2004 году:
1. Программа фундаментальных исследований РАН
"Математические методы в нелинейной динамике".
Руководитель в ФИАНе: А.В.Гуревич (2003-2005гг., 7 исполнителей, полное число участников - 7)

2. Программа фундаментальных исследований ОФН РАН
"Физика атмосферы: электрические процессы, радиофизические методы исследований"
Руководитель в ФИАНе: А.В.Гуревич (2003-2005гг., 3 исполнителя, полное число участников - 5)

3. Программа фундаментальных исследований ОФН РАН
"Иерархическая структура Вселенной и основные физические процессы, связанные с каждой ступенью иерархии".
Руководитель в ФИАНе: Н.С.Кардашев (2003-2005гг., 5 человек)

4. Федеральная целевая научно-техническая программа
"Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития науки и техники" на 2002-2006гг., блок "Ориентированные фундаментальные исследования", раздел "Фундаментальные исследования в области физических наук", тема "Исследования механизмов генерации энергии в астрофизических объектах и поведения вещества в экстремальных условиях".
Руководитель в ФИАНе - Н.С. Кардашев (2003-2005гг., 3 человека)

5. Грант Президента РФ для поддержки ведущих научных школ № НШ-1603.2003.2
Руководитель - А.В.Гуревич (2003-2005гг., 9 человек, полное число участников - 18)

6. Грант Президента РФ для поддержки ведущих научных школ № НШ-2060.2003.2
Руководитель - Б.М.Болотовский (1 человек)

7. Грант РФФИ №02-02-16762
"Образование и структура релятивистских и нерелятивистских струйных выбросов в компактных источниках"
Руководитель - В.С.Бескин (2002-2004гг., 3 человека, полное число участников - 5)
 

Международные гранты:
1. Грант EOARD
"Исследование плазменных неустойчивостей, возбуждаемых наземными ВЧ ("нагревными") установками, а также рентгеновского и гамма излучений, возникающих в процессах пробоя на убегающих электронах",
2002-2004гг., 3 человека, полное число участников - 11 человек
2. Грант МНТЦ
"Электрический пробой воздуха с убегающими электронами и его участие в инициировании молнии",
2001-2004гг., 3 человека, полное число участников - 9 человек
3. Грант INTAS 03-51-5583
"Non-linear wave interaction, plasma structuring, and elec-tron acceleration in the ionosphere, modified by powerful radio waves",
Руководитель в ФИАН – А.В.Гуревич, 2004-2006гг., 3 человека, полное число участников - 9 человек
4. Грант INTAS 03-51-4286
"Control of nonlinear waves and vortices by synchroniza-tion",
Руководитель в ФИАН – А.В.Гуревич, 2004-2006гг., 4 человека, полное число участников - 4 человека
 

Участие в конференциях:

1. 28-я конференция по космическим лучам, 7–11 июня 2004 г., МИФИ, Москва,
А.В.Гуревич, А.Н.Караштин, А.П.Чубенко, А.Л.Щепетов, Ю.В.Шлюгаев, В.П.Антонова, Л.И.Вильданова, К.П.Зыбин, С.В.Крюков, В.В.Пискаль, М.О.Птицын, В.А.Рябов, L.M.Dunkan (доклад);

2. Всероссийская Астрономическая Конференция (ВАК-2004) "Горизонты Вселенной", 3-10 июня 2004г., Москва,
В.С.Бескин (доклад), Я.Н.Истомин (доклад);

3. Международная Конференция "Black Hole Astrophysics 2004", January 13-16, 2004, Pohang, S. Korea,
В.С.Бескин, А.Д.Чеховской (доклад), В.С.Бескин (приглашенный доклад);

4. Международная Конференция "Progress in Study of Accretion Disks", September 9-11, 2004, Volgograd, Russia,
В.С.Бескин, А.Д.Чеховской (приглашенный доклад);

5. Gamov Memorial International Conference, August 8-14, 2004, Odessa, Ukraine,
В.С.Бескин (приглашенный доклад);

6. RF Ionospheric Interactions Workshop, April 18-21, 2004, Santa Fe, New Mexico,
А.В.Гуревич (приглашенный доклад), А.В.Гуревич, Ю.В.Медведев, H.C.Carlson, К.П.Зыбин (постер), Е.Д.Терещенко, Б.З.Худукон, А.В.Гуревич, К.П.Зыбин, В.Л.Фролов, Е.Н.Мясников, Н.М.Муравьев, H.C.Carlson (постер);

7. Международная Конференция "Frontiers of Nonlinear Physics", July 5-12, 2004, Nizhny Novgorod, Russia,
А.В.Гуревич (приглашенный доклад);

8. VI Inter-national Suzdal URSI Symposium "Effects of Artificial Action on the Earth Ionosphere by Powerful Radio Waves", October 18-21, 2004, Nizhny Novgorod, Russia,
А.В.Гуревич (приглашенный доклад, 2 доклада), А.В.Гуревич, H.C.Carlson, Ю.В.Медведев, К.П.Зыбин (приглашенный доклад), А.В.Гуревич, H.C.Carlson, К.П.Зыбин (приглашенный доклад), Я.Н.Истомин (приглашенный доклад), А.П.Чубенко, А.В.Гуревич, А.Н.Караштин, И.Амурина, В.П.Антонова, Т.П.Арсов, П.А.Чубенко, С.В.Крюков, К.К.Мукассов, Н.М.Нестерова, В.В.Пискал, Р.Ю.Поляков, М.О.Птицын, В.А.Рябов, Т.Х.Садыков, С.А.Шалманова, А.Л.Шепетов, Ю.В.Шлюгаев, Л.И.Вилданова, М.И.Вильданова, К.П.Зыбин (приглашенный доклад), А.В.Гуревич, А.Н.Караштин, П.А.Чубенко, Л.М.Дункан, В.А.Рябов, А.Л.Шепетов, В.П.Антонова, С.В.Крюков, В.В.Пискал, М.О.Птицын, Л.И.Вилданова, Ю.В.Шлюгаев, К.П.Зыбин (приглашенный доклад), А.В.Гуревич, Ю.В.Медведев, К.П.Зыбин (приглашенный доклад), А.Н.Караштин, Ю.В.Шлюгаев, А.В.Гуревич (приглашенный доклад);

9. Международная Конференция "P.A.Cherenkov and Modern Physics", June 22-25, 2004, Moscow-Troitsk, Russia,
Б.М.Болотовский (доклад), Б.М.Болотовский, А.В.Серов (доклад);

10. Международная школа "Many-Particle Effects in Radiation Physics", September 7–10, 2004, Belgorod, Russia,
Б.М.Болотовский, А.В.Серов (доклад);

11. Международная школа-семинар "Cosmology, Extragalactic Astronomy, and Applied Astrophysics", March 1-4, 2004, Zvenigorod, Russia,
А.В.Гуревич (приглашенный доклад), А.С.Ильин (приглашенный доклад), В.А.Сирота (приглашенный доклад), К.П.Зыбин (приглашенный доклад);

12. 35th COSPAR Scientific Assembly, July 18-25, 2004, Paris, France,
Я.Н.Истомин (4 приглашенных доклада);
 

Преподавание:

Три сотрудника являются преподавателями кафедры "Проблем физики и астрофизики" Факультета общей и прикладной физики МФТИ:
В.С.Бескин - "Общая астрофизика", "Магнитная гидродинамика" и "Введение в специальность",
Я.Н.Истомин - "Нелинейные волны" и "Физическая кинетика",
В.А.Сирота - "Введение в космологию";
а также В.С.Бескин читает курс "Осесимметричные стационарные течения в астрофизике" в Московском государственном университете.
 

Научное сотрудничество:

НИРФИ, Н.Новгород, ИЗМИРАН, Троицк, Институт космической физики, Упсала, Швеция
Взаимодействие радиоволн с плазмой. Нелинейные явления в ионосфере;

Тянь-Шаньская высокогорная научная станция ФИАН, НИРФИ, Н.Новгород, Институт ионосферы Казахстанской Академии наук, Алма-Ата, Лос–Аламосская Национальная Лаборатория, США, Всероссийский институт экспериментальной физики, Саров,
Исследование пробоя на убегающих электронах и механизма генераций молний;

Университет Дж.Фурье, Гренобль, Франция, обсерватория Париж - Медон, Коперниковский Астрономический центр, Варшава,
Физические процессы вблизи компактных объектов;

Московский государственный университет, Факультет вычислительной математики и кибернетики,
Взаимодействие излучения с лабораторной плазмой;

Университет Лондона, Великобритания,
Космическая физика;
 

Список литературы, опубликованной и принятой в печать в иностранных журналах в 2004 году:
  1. A.V.Gurevich, Yu.V.Medvedev, K.P.Zybin
    "Thermal electrons and electric current generated by runaway breakdown effect", Phys.Lett.A321, 179-184 (2004)
  2. E.D.Tereshenko, B.Z.Khudukon, A.V.Gurevich, K.P.Zybin, V.L.Frolov, E.N.Myasnikov, N.M.Muravieva, H.C.Carlson
    "Radio tomography and scintillation studies of ionospheric electron density modification caused by a powerful HF-wave and magnetic zenith effect at mid-latitudes", Phys.Lett.A 325, 381-388 (2004)
  3. A.V.Gurevich, A.N.Karashtin, A.P.Chubenko, L.M. Dunkan, V.A.Ryabov, A.L.Shepetov, V.P.Antonova, S.V.Kryukov, V.V.Piskal, M.O.Ptitsyn, L.I.Vildanova, Yu.V.Shlyugaev, K.P.Zybin
    "Experimental evidence of giant electron-gamma bursts generated by extensive atmospheric showers in thunderclouds", Phys.Lett.A325, 389-402 (2004)
  4. A.V.Gurevich, K.P.Zybin
    "High energy cosmic ray particles and the most powerful discharges in thunderstorm atmosphere", Phys.Lett.A329, 341-347 (2004)
  5. A.V.Gurevich, Yu.V.Medvedev, K.P.Zybin
    "New type discharge generated in thun-derclouds by joint action of runaway breakdown and extensive atmospheric shower", Phys.Lett.A329, 348-361 (2004)
  6. V.S.Beskin, A.D.Tchekhovskoy
    "Two-dimensional structure of thin discs' internal ar-eas and its observational consequences", Astron.Astrophys. (in press)
  7. V.S.Beskin, N.K.Zakamska, H.Sol
    "Radiation drag effects on magnetically-dominated flows around compact objects", MNRAS 347, 587-600 (2004)
  8. Ya.N.Istomin, F.L.Soloviev
    "Interaction of a shock from a supernova and another star in a binary system", Astron.Astrophys. (in press)
  9. Ya.N.Istomin,
    "Angular momentum of massive black holes", New Astronomy 10/2, 157-161 (2004)
  10. Ya.N.Istomin,
    "Origin of Gaint Radio Pulses", Yong Neutron Stars and Their Environments, Sydney, Australia, 369-373 (2004)
  11. Ya.N.Istomin,
    "On the Nature of Magnetars", Yong Neutron Stars and Their Environments, Sydney, Australia, 265-368 (2004)
  12. Ya.N.Istomin, A.P.Smirnov, D.A.Pak
    "Can a slow rotating neutron star be radio pulsar", MNRAS 374, 1365-1372 (2004)

Список литературы, опубликованной и принятой в печать в российских журналах в 2004 году:
  1. Б.М.Болотовский, А.В.Серов
    "О возможности получения эллиптической поляризации переходного излучения", ЖТФ, т.74, cс.74-80 (2004)
  2. Б.М.Болотовский, А.В.Серов
    "Переходное излучение в системе двух последовательно расположенных решеток", ЖЭТФ, т.125, 1269-1275 (2004)
  3. А.С.Ильин, К.П.Зыбин, А.В.Гуревич
    "Темная материя в галактиках и рост гигантских черных дыр", ЖЭТФ т.98, 1-13 (2004)
  4. А.В.Гуревич, Ю.В.Медведев, Х.Карлсон, К.П.Зыбин
    "Ленгмюровская турбулентность в ионосферной плазме", Физика плазмы т.30, 1-11, (2004)
  5. В.С.Бескин, Е.Е.Нохрина
    "Слабоизлучающие пульсары", Письма в Астроном. Журн. т.30, 754-763, (2004)
  6. В.С.Бескин, С.А.Елисеева
    "Статистика потухших радиопульсаров", Письма в Астроном. Журн. (в печати)
  7. Я.Н.Истомин
    "Вспышки гамма излучения от тесной двойной системы радиопульсаров", Астрономический Журнал (в печати)

Список научно-популярных работ и работ по истории науки, опубликованных в 2004 году:
  1. B.M.Bolotovsky, Y.N.Vavilov, A.P.Shmelina
    "Sergey Vavilov: luminary of Russian physics", CERN Courier 44, 37-40 (2004)
  2. Б.М.Болотовский
    "Эффект Вавилова-Черенкова. История открытия", в сб. "К истории ФИАН, серия "Портреты", вып.2, ч.1, Сергей Иванович Вавилов, Новые штрихи к портрету", автор-составитель – В.М.Березанская, ФИАН, Москва 2004, стр. 114-133
  3. В книге Ю.Н.Вавилова "В долгом поиске. Книга о братьях Николае и Сергее Вавиловых. ФИАН, Москва, 2004"
    помещено несколько статей, подготовленных при участии Б.М. Болотовского, посвященных роли С.И. Вавилова в развитии науки в СССР, а также статья:
    Б.М.Болотовский, Ю.Н.Вавилов, А.Н. Киркин
    "Сергей Иванович Вавилов – ученый и человек: взгляд с порога XXI века", стр.250–283
  4. Б.М.Болотовский
    "О физике излучения Вавилова-Черенкова", доклад на заседании Ученого совета ФИАН, посвященном 70-летию открытия излучения Вавилова–Черенкова (готовится к печати)
  5. V.S.Beskin
    "Sergei Ivanovich Syrovatskii", Physics Review 22, 1-4 (2004)
  6. В.С.Бескин
    "Электромагнитная модель центральной машины в компактных астрофизических объектах", Соросовский общеобразовательный журнал
  7. Л.В.Парийская
    "Корни и крылья", (составитель и редактор – В.С.Бескин), 244 стр., 36 рис., РИИС ФИАН (2004)

Публикация книг:
  • В.С.Бескин
    "Осесимметричные стационарные течения в астрофизике", 526 стр., 79 рис. (подготовлена к печати)
     


 

главная страница научные отчеты как нас найти полезные ссылки карта сайта/поиск top
© 2004, Отделение теоретической физики им.И.Е.Тамма