Том 118, № 9-10 (11) (2023)

Исследования на Нуклотроне в ОИЯИ указывают на наличие ранее неизвестной резонансо-подобной структуры в двухфотонном спектре масс в области 300-400 МэВ/ c 2, наблюдаемой в ядро-ядерных взаимодействиях. Целью данной работы является поиск таких структур в двухфотонном спектре масс в мезон-ядерных взаимодействиях при импульсе 7 ГэВ/ c на установке Гиперон-М ускорительного комплекса У-70. Установлено ограничение сверху на отношение сечения образования неизвестных резонансныхструктур к сечению рождения η-мезона ρ(R→2γ/η→2γ ) < 3.2 × 10 на уровне достоверности 95 %.

В карбиде кремния идентифицированы оптически активные (яркие) и оптически пассивные (темные) квартетные спиновые центры окраски с S = 3/2, включающие отрицательно заряженную вакансию кремния. Использовался высокочастотный двойной электронно-ядерный резонанс на ядрах изотопа 13С, усиленный десятикратным увеличением содержания этого изотопа. В ярком центре, перспективном для квантовых технологий, происходит оптически индуцированное выстраивание населенностей спиновых уровней, тогда как для темного центра, представляющего собой изолированную отрицательно заряжен-Siную вакансию кремния V-, населенности спиновых уровней соответствуют больцмановскому распределению и не изменяются при оптическом возбуждении.

Экспериментально исследованы неравновесные явления в планарных джозефсоновских SNS наноструктурах с Nb в качестве сверхпроводника (S) и Cu или Au в качестве нормального металла (N). При помощи дополнительных N-электродов, присоединенных к S-берегам джозефсоновского SNS контакта, выполнены транспортные измерения при низких температурах с инжекцией квазичастиц при использовании локальных и нелокальных схем подключения. Впервые экспериментально определена длина релаксации зарядового разбаланса в ниобии при температурах существенно ниже температуры сверхпроводящего перехода.

Мы устанавливаем непосредственное соответствие между вольт-амперными характеристиками джозефсоновского контакта с высокой прозрачностью в режимах заданного тока и заданного напряжения. Мы показываем, что наличие субомической диссипации при подщелевых напряжениях и температурах приводит к линейной зависимости среднего напряжения V от заданного тока I , когда последний превосходит критический ток Ic. Это существенно отличается от корневой зависимости V ∝ I - Ic вомическом пределе. Наши предсказания сравниваются с недавними экспериментальными данными.

C использованием первопринципных расчетов исследована динамическая устойчивость нового монослоя дихлорида магния (MgCl₂) и образование в нем точечных дефектов. Изучена возможность использования монослоя MgCl₂ в литий(Li)- и натрий(Na)-ионных батареях. Показано, что монослой MgCl₂ обладает динамической стабильностью, но может содержать точечные дефекты. Эти точечные дефекты могут улучшить адсорбционную способность монослоя MgCl₂ по отношению к атомам Li и Na. Результаты, показанные в этой работе, делают монослой MgCl₂ перспективным материалом для применения в Li- и Na-ионных батареях.

Исследованы диэлектрические спектры монокристаллов SrTiO₃ и SrTiO₃:Mn в области частот 10- 3000 см-1 и в диапазоне температур 5-297 K с использованием методов терагерцовой спектроскопии временного разрешения и инфракрасной Фурье-спектроскопии. Сравнительный анализ экспериментальных результатов позволил зафиксировать значительное размытие линий поглощения, соответствующих фононным модам Слетера и Ласта, и неизменность параметров моды Акса при замещении Ti на Mn (2 ат. %). Данный эффект связывается с возрастанием структурного беспорядка в катионной подсистеме(B-подрешетке) кристалла SrTiO3. Установлено, что допирование ионами Mn приводит к понижению температуры антиферодисторсионного фазового перехода на ~ 20 K, но практически не влияет на характер температурного поведения параметров сегнетоэлектрической мягкой моды при температурах ~ 60-297 К. Обнаружено, что для адекватного модельного описания дисперсии диэлектрической проницаемости SrTiO₃:Mn в терагерцовой области частот необходим учет дополнительного возбуждения с частотой, лежащей ниже частоты сегнетоэлектрической мягкой моды. Из двух активно обсуждаемыхв литературе механизмов радиочастотной релаксации в SrTiO₃:Mn - прыжкового и поляронного - полученные результаты свидетельствуют в пользу того, что механизм формирования диэлектрической релаксации в кристалле SrTiO₃:Mn связан с температурно-активированными перескоками атомов марганца между смещенными (нецентральными) кристаллографическими позициями.

Анализ экспериментальных данных о структуре углеводородных пеллетных облаков на гелиотроне LHD позволил сделать оценки относительных вкладов нейтрального и плазменного экранирования при испарении макрочастиц (пеллетов) в высокотемпературной замагниченной тороидальной плазме. В работе описана методика самосогласованного расчета скорости испарения макрочастицы, характерного размера пеллетного облака и концентрации электронов в его однократно ионизованной части с учетом нейтрального и плазменного экранирования. Для полистироловых макрочастиц, инжектированных в плазму установки LHD, такой расчет дает результаты, согласующиеся с экспериментальными, полученными в начальной фазе испарения, когда скорость испарения определяется тепловыми электронами, а влиянием надтепловой компоненты горячей плазмы на испарение можно пренебречь.

При лазерном нагреве образца в камерах высокого давления с алмазными наковальнями выполнен экспериментальный синтез двух полигидридов железа FeHx(I) и FeHx(II) в условиях мегабарных давлений 178 и 195 ГПа и высоких температур около 700 и 2000 К соответственно. Исходным образцом служила пластинка металлического железа, обогащенного мессбауэровским изотопом Fe-57, помещенная в среду борана аммиака (BH3NH3). Электронные свойства соединений FeHx исследованы с помощью измерения электрического сопротивления R ( T ) при высоких давлениях (180-216 ГПа) в температурном диапазоне ~ 8-300 К. По данным R(T ) обнаружены две сверхпроводящие фазы соединений FeHxс максимальными критическими температурами сверхпроводящего перехода TC ≈ 25.0 и 27.7 К. Установлено, что значение TC в обоих гидридах линейно растет с увеличением давления с коэффициентом dTC/dP ~ 0.063 ± 0.001 K/ГПа для фазы FeHx(I) и dTC/dP ~ 0.056 ± 0.003 K/ГПа для фазы FeHx(II). Кроме измерений R(T ), эффект сверхпроводимости в гидридах железа подтвержден рядом дополнительных методов.

В работе решена задача о механических колебаниях аэрогеля, прикрепленного к упругой нити, происходящих в сверхтекучем ³He для случая, когда внутри аэрогеля также реализуется сверхтекучее состояние. Рассмотренные в работе гидродинамические граничные условия на поверхности аэрогеля позволяют объяснить аномально быстрый рост частоты механических колебаний системы с понижением температуры. Найденное соотношение между скачком фазы на границе аэрогеля и протекающим через границу сверхтекучим током указывает на его джозефсоновский характер.

Предложена концепция сенсора электромагнитного излучения ( nonlinear kinetic inductance sensor - NKIS) на нелинейной кинетической индуктивности. Идея сенсора основана на расходимости кинетической индуктивности Lk dq/dI (пq - импульс сверхпроводящих электронов, I - сверхток) гибридного сверхпроводник/нормальный металл (SN) мостика при токе I∗ < Idep (Idep - ток распаривания гибрида) и температуре T ∗ много меньшей критической температуры гибрида Tc. Это позволяет получить большое изменение разности фаз δφ вдоль SN мостика в режиме заданного тока при I ≃ I даже в случае малого роста электронной температуры. Возникновение δφ сопровождается изменением тока и магнитного потока через связанное сверхпроводящее кольцо, что может быть измерено с помощью сверхпроводящего квантового интерференционного прибора (СКВИДа). В некотором смысле предложенный сенсор является сверхпроводниковым аналогом сенсора на краю резистивного перехода (transition edge sensor - TES), чья работа основана на наличии большой производной dR/dT (R - сопротивление) вблизикритической температуры сверхпроводника Tc. Так как при I ≃ I SN мостик находится в бесщелевомрежиме, у него отсутствует нижняя граница для частоты детектируемого элeктромагнитного излучения. Расчеты показывают, что такой сенсор может работать в однофотонном режиме и детектировать одиночные фотоны с частотой ν 10 ГГц. В работе обсуждается, что нетривиальная зависимость I(q) SN мостика может быть также использована в детекторах непрерывного электромагнитного излучения, сенсорах тока и магнитного поля.