Том 119, № 7-8 (2024)

В настоящее время в двух тесно связанных между собой областях фундаментальной физики, космологии и физике элементарных частиц, сложилась уникальная ситуация. Стандартная модель (СМ) физики частиц прекрасно описывает все имеющиеся экспериментальные данные, кроме осцилляций нейтрино. Примерно то же самое можно сказать и о стандартной космологической модели, сравнение которой с астрономическими наблюдениями, говорит, что мы хорошо понимаем законы эволюции Вселенной от ее “рождения” до наших дней. Однако для понимания механизмов большого ряда космологических явлений определенно требуется выход за рамки СМ. Сюда в первую очередь относятся проблемы темной материи и темной энергии, генерации барионной асимметрии Вселенной и установления механизма инфляционного расширения. К числу менее известных, но тоже весьма важных проблем, базирующихся на основе обычной космологии и астрофизики, относятся проблема возникновения космических магнитных полей и недавно возникшая проблема существования во Вселенной массивных черных дыр в количестве, намного превышающем ожидания. Для понимания и возможного решения этих проблем очень важно проникнуть как можно глубже во Вселенную, получив данные о физических процессах на как можно более ранних стадиях космологической эволюции. Мощным методом для этого являются многоканальные (multi-messenger) наблюдения, использующие для этого все возможные каналы (“окна”): помимо традиционных наблюдений электромагнитного излучения во всех диапазонах длин волн и всех типов космических лучей, в последнее время открывается новое окно — наблюдения гравитационных волн. В наших работах, выполненных в рамках гранта Российского научного фонда # 20-42-09010 “Открытие новых окон в раннюю Вселенную с помощью многоканальной астрономии”, был проведен комбинированный анализ информации, полученной на основе различных астрономических данных. В частности, было проведено исследование характеристик космических магнитных полей и возможных механизмов их возникновения, а также исследование наблюдаемых проявлений первичных черных дыр на основе данных о гравитационных волнах, наблюдаемых на интерферометрах LIGO/Virgo/KAGRA.

В работе представлены результаты экспериментального исследования начальной стадии конденсации аргона при истечении в вакуум. Проведены масс-спектрометрические измерения спектра кластеров при истечении из длинной трубы при ламинарном и турбулентном режиме течения в трубе. Экспериментально обнаружено, что турбулентный режим течения в трубе подавляет процесс зародышеобразования конденсированной фазы.

Теоретически изучен способ формирования контролируемой фазовой неоднородности в гибридной структуре, состоящей из короткого джозефсоновского контакта на стыке двух тонких сверхпроводящих пленок, один из электродов которого частично покрыт ферромагнитным изолятором. Совместное действие спинового расщепления и спин-орбитального взаимодействия Рашбы на границе сверхпроводника и ферромагнетика приводит к генерации спонтанного сверхтока, изменяющего транспортные свойства контакта. Выполнены расчеты критического тока и ток-фазовой зависимости такой гибридной структуры и показана возможность создания на ее основе аномального джозефсоновского ϕ 0-контакта с плавным изменением фазового сдвига ϕ 0 в широких пределах.

В двухфазном кристалле EuRbFe4As4/EuFe2As2 (1144/122) с помощью метода декорирования магнитными наночастицами обнаружена нехарактерная для сверхпроводящих пниктидов линейная упорядоченность вихрей Абрикосова. Наблюдаемые цепочки вихрей, сонаправленные кристаллографическому направлению <110> орторомбической фазы EuFe2As2, объясняются пиннингом вихрей в сверхпроводящей фазе 1144 на линейных дефектах, связанных с двойниковыми границами несверхпроводящей фазы 122.

Рассмотрено обобщенное преобразование Мутара стационарного осесимметричного уравнения Шредингера. Показано, что суперпозиция двух преобразований Мутара может привести к новым потенциалам для проблемы собственных значений. Примеры двумерных потенциалов и точных решений для стационарного осесимметричного уравнения Шредингера получены применением двукратного преобразования Мутара.

В работе исследуется конформационное разнообразие гидрофобных цепей липидов. Даются ответы на вопросы: сколько всего возможно конформаций липидной цепи и сколько из них может реализоваться в реальной системе. Предлагается подход к анализу конформаций липидных молекул, основанный на теории множеств, и вводится равенство, связывающее наборы реализованных в липидной системе конформаций с энергией системы. С помощью теории множеств рассматривается вопрос о том, какие конформации гидрофобных цепей липидов могут быть реализованы в реальной системе. Сформулировано понятие ключевой конформации, позволяющее оценивать зависимость между структурными характеристиками липидов и энергетическими характеристиками мембран.

Для локально изотропной фокусирующей керровской среды с аномальной хроматической дисперсией численно промоделированы столкновения лево- и право-поляризованных пространственно-временных оптических солитонов. Устойчивое распространение таких “световых пуль” в умеренно нелинейном режиме обеспечивается поперечным параболическим профилем показателя преломления внутри многомодового волновода. В таких системах поперечное движение центров масс волновых пакетов происходит по классическим траекториям двумерного гармонического осциллятора, а продольное движение — равномерно. Поэтому столкновения двух солитонов могут быть не только “лобовыми”, но и “касательными”. Результатом неупругого столкновения солитонов с противоположными круговыми поляризациями могут оказаться как две разлетающиеся бинарные световые пули, содержащие в себе правую и левую поляризации в некоторой пропорции, так и более сложные связанные структуры.

Экспериментально наблюдалась О-образная структура на длинах волн 930-960 нм в частотноугловом спектре суперконтинуума, сгенерированного при филаментации фемтосекундного лазерного импульса с центральной длиной волны 740 нм на 75-метровой трассе в воздухе. Появление данной особенности частотно-углового спектра обусловлено наличием полосы поглощения водяных паров в диапазоне 930-960 нм и связанной с этим поглощением области аномальной дисперсии. Данный результат открывает перспективы для удаленного одноимпульсного детектирования примесей, содержащихся в воздухе.