Volume 120, Nº 7-8 (2024)

Экспериментально продемонстрирована возможность получения узконаправленного высокоэнерге тичного электронного пучка, получаемого при взаимодействии тераваттного излучения Ti:Sa лазер ного комплекса с азотной газо-кластерной струей при давлении газа, соответствующем границе обла сти конденсации. Получен колимированный электронный пучок с энергией до 10МэВ и расходимостью ∼10мрад при концентрации плазмы ∼1019 см-3. Показано, что применение азота существенно улучша ет пространственные (расходимость) и энергетические (заряд и форма спектра) свойства генерируемого пучка электронов по сравнению с аргоном и криптоном. Выполнен термодинамический анализ образо вания и состава, формируемых в сверхзвуковой струе кластеров.

В работе обсуждается возможность существования фотовольтаического эффекта Холла – поперечного отклика двумерной системы со встроенным в плоскости системы постоянным тянущим электрическим полем – на внешнее циркулярно-поляризованное излучение вблизи точки фазового перехода системы в сверхпроводящее состояние со стороны нормальной фазы, T > Tc. Показано, что фотовольтаический эффект Холла может быть обусловлен сверхпроводящими флуктуациями в режиме, когда вклад в эффект нормальных электронов отсутствует.

Для развития микроэлектроники существенное значение имеют исследования физики индуцированных лазером сверхбыстрых процессов в тонких пленках. К таким процессам относятся: нагрев электронной подсистемы, релаксация и транспорт поглощенной энергии, а также генерация и распространение пикосекундных акустических волн. В этой связи в работе изучена динамика изменения дифференциального коэффициента отражения ΔR(t)/R0 пленки никеля (Ni) толщиной 73 нм на подложке из стекла. Измерения выполнены в схеме “возбуждение–зондирование” (pump-probe) с синхронным детектированием сигнала ΔR(t)/R0. За счет увеличения периода следования tcool последовательности нагревающих (возбуждающих) импульсов достигнуты высокие значения поглощенного флюенса до 11 мДж/см2. Увеличение tcool позволяет лучше охлаждать пленку после нагревающего воздействия. В результате получены рекордные значения температур (Te ≈ 3, Ti ≈ 1 кК) и напряжений (до 7 ГПа). В литературе отсутствуют данные при таких высоких температурах и давлениях. Именно при этих повышенных значениях удается заметить влияние нелинейных эффектов – впервые в опытах с синхронным детектированием.

Приведен простой вывод соотношений, доказывающий эквивалентность при измерении корреляционных функций поля для поляризационных и фазовых преобразований состояний излучения в квантовой оптике.

Исследуется проблема построения универсальных двухнуклонных импульсных распределений для основных NN-конфигураций TS0 и 3S1- 3D1, используемых при описании короткодействующих корреляций нуклонов в ядрах. Предложен новый метод вычисления таких распределений и изучены их свойства. В качестве иллюстраций приводятся расчеты для нескольких современных реалистических NNпотенциалов, включая взаимодействие, учитывающее ненуклонные степени свободы. Предложена новая характеристика, определяющая отношение долей высокимпульсных компонент для спин-синглетных и спин-триплетных NN-распределений при низких энергиях, которая может быть полезна для сравнительной оценки изоспиновой зависимости короткодействующих корреляций при расчетах с различными потенциалами NN-взаимодействия.

Показано, что экспериментально обнаруженные особенности низкотемпературного поведения намагниченности во внешнем магнитном поле, ориентированном перпендикулярно слоям ионов марганца топологического антиферромагнетика MnBi2Te4, обусловлены квантовыми эффектами, индуцированными недиагональным характером тригональной компоненты кристаллического поля. При этом аномальное возрастание намагниченности материала до спин-флоп перехода, а также после него в фазе “схлопнутых” подрешеток объясняется подавлением вкладов от квантовых эффектов. Сопоставление результатов теоретического анализа с данными эксперимента позволило уточнить параметры эффективной спиновой модели MnBi2Te4 и установить важную роль отмеченной тригональной компоненты.

Показано, что поля рассеяния сверхпроводящего вихря Пирла могут формировать связанные состояния с магнитными скирмионами высокого порядка за счет орбитальных эффектов неоднородного магнитного поля. По аналогии с недавними результатами для скирмионов с топологическим зарядом |Q| = 1 [E. S. Andriyakhina, S. Apostoloff, and I. S. Burmistrov, Pis’ma v ZhETF 116, 801 (2022)], в таких связанных состояниях центры магнитных скирмионов высокого порядка могут быть смещены относительно центра сверхпроводящего вихря на некоторое расстояние. Показано, что для простейших магнитных скирмионов высокого порядка с |Q| = 2 действующие на магнитные скирмионы высокого порядка пандеромоторные силы всегда стремятся сформировать некоаксиальные связанные состояния.

Определение параметров системы и полного состояния потока на основе ограниченных измерений скорости может быть чрезмерно трудоемким при использовании классических алгоритмов ассимиляции данных. В этой работе мы применяем алгоритмы машинного обучения для решения этой проблемы. В качестве примера мы рассматриваем умеренно турбулентное течение жидкости, возбуждаемое стационарной силой и описываемое двумерным уравнением Навье–Стокса с линейным трением о дно. Основываясь на плотных во времени, разреженных в пространстве и, вероятно, зашумленных данных о скорости, мы с высоким пространственным разрешением реконструируем поле скорости, восстанавливаем давление и внешнюю силу с точностью до гармонической функции и ее градиента, соответственно, а также определяем неизвестные вязкость жидкости и коэффициент трения о дно. Валидация метода производится путем анализа среднеквадратичных ошибок реконструкций и их энергетических спектров. Мы исследуем зависимость этих метрик от степени разреженности и зашумленности исходных измерений скорости. Наш подход основан на обучении физически-информированных нейронных сетей путем минимизации функции потерь, которая штрафует за отклонение от предоставленных данных и нарушение физических уравнений. Предлагаемый алгоритм извлекает дополнительную информацию из измерений скорости, потенциально расширяя возможности методов PIV/PTV.

Изучено сверхпроводящее состояние в гетероструктурах, содержащих слои сверхпроводника (S) и ферромагнетика (F), расщепленного на домены с учетом дальнодействующего электрон-электронного взаимодействия в ферромагнитном слое. Вычислены критическая температура и пространственное распределение параметра порядка для различных гетероструктур. Рассчитаны различные варианты спиновых клапанов, в том числе клапан, основанный на уединенной возвратной сверхпроводимости в асимметричных F/S/F системах. В зависимости критической температуры S/F/S системы от толщины ферромагнитного слоя наблюдается смещение минимума из-за наличия доменной структуры. Получено состояние с чередующимися знаками фазы сверхпроводящего параметра порядка в одном из сверхпроводящих слоев на фоне доменных стенок. В F/S/F системах чередование знака фазы также возможно на краю одного из ферромагнитных слоев за счет чередования направления намагниченности. Обсуждается возможность использования чувствительности фазы параметра порядка к магнитным неоднородностям для создания управляемого джозефсоновского 0-π контакта.

Исследованы спектры пропускания инфракрасного и видимого излучения монокристаллическими вискерами TiS3 при разных поляризациях света в диапазоне температур от комнатной до гелиевой. Определены абсолютные значения коэффициента поглощения. В области дальнего инфракрасного излучения наблюдались неизвестные ранее фононные моды. Изучена зависимость ширины запрещенной зоны E g от температуры и показано, что E g увеличивается на 50 мэВ при охлаждении от 300 до 5К. Сравнение спектров, снятых при разных направлениях поляризации, указывает на анизотропию оптической щели. Ниже ∼150К обнаружен пик поглощения с энергией 1.28 эВ, который объясняется возбуждением экситонов.

Методом фемтосекундной интерференционной микроскопии с временным разрешением 10-13 с проведены исследования динамики изменения оптических свойств пленки никеля толщиной 25 нм на стеклянной подложке при ее возбуждении субпикосекундным импульсом терагерцового излучения с напряженностью поля 11МВ/см. Результаты измерений комплексного коэффициента отражения и диэлектрической проницаемости в видимом диапазоне спектра свидетельствуют о неравновесном нагреве электронной подсистемы никеля до нескольких тысяч градусов, который сопровождается индуцированным увеличением отражения в момент воздействия и последующим плавлением спустя 5–10 пс. Исследование морфологии модифицированной поверхности методами сканирующей электронной и зондовой микроскопии свидетельствует о локальном плавлении нанопленки и ее деламинации от подложки при данном значении напряженности поля.