Лаборатория космических исследований

Ульяновская секция Поволжского отделения Российской Академии Космонавтики им. К. Э. Циолковского

Ульяновский Государственный Университет
Обзор журнала "Успехи физических наук". Выпуск 1, 2014, январь

 

 

 

«Успехи физических наук» (УФН) — ежемесячный научный журнал, публикующий обзоры современного состояния наиболее актуальных проблем физики и смежных с нею наук. Предназначается для научных работников, аспирантов, студентов-физиков старших курсов, преподавателей.

Включён в список научных журналов ВАК. Является одним из самых цитируемых российских журналов: в 2010 году журнал «Успехи физических наук» имел наивысший импакт-фактор среди всех российских научных журналов.

 

 

Журнал основан в 1918 году П. П. Лазаревым, который стал первым главным редактором журнала. Главный редактор журнала Успехи физических наук с 29 декабря 2009 года — академик РАН Леонид Вениаминович Келдыш. Журнал выходит 12 раз в год.

 

Основные разделы:

  • Обзоры актуальных проблем
  • Физика в наши дни
  • Приборы и методы исследований
  • Методические заметки
  • Из истории физики
  • Конференции и симпозиумы
  • Обзоры книг
  • Новости физики в сети Интернет

Обзор журнала "Успехи физических наук".  Выпуск 1, 2014, январь

Обзоры актуальных проблем

Мелкомасштабные сгустки тёмной материи

, ,
 II Gran Sasso Science Institute (GSSI) and Laboratori Nazionali del Gran Sasso, INFN, Italy
 Институт ядерных исследований РАН, Москва

Представлено современное состояние проблемы образования и эволюции мелкомасштабных сгустков тёмной материи — гравитационно-связанных структур, имеющих массы порядка или меньше масс звёзд и состоящих из невзаимодействующих или слабовзаимодействующих частиц тёмной материи. Рассмотрены различные варианты спектра первичных космологических возмущений и различные модели тёмной материи. В зависимости от конкретного варианта процессы образования и итоговые характеристики сгустков могут существенно различаться. Обсуждается роль сгустков в экспериментах по непрямой регистрации частиц тёмной материи посредством наблюдения продуктов их аннигиляции. Рассмотрен ряд смежных астрофизических вопросов и эффектов, тем или иным образом связанных со сгустками тёмной материи.

Может ли существовать долговременная структурно-динамическая память воды?

, ,
Институт теоретической и экспериментальной биофизики РАН, г.Пущино, Моск. обл.

Гипотеза о том, что вода обладает памятью о прошлых механических, магнитных и электромагнитных воздействиях или растворяемых в ней веществах, не подтверждается в эксперименте. Вода после многократного разведения, приводящего к полному удалению ранее содержавшихся в ней любых веществ, не помнит ни о прошлом наличии в ней этих веществ, ни о прошлых внешних физических воздействиях на неё. Нет никаких оснований утверждать, что в воде существует молекулярная информационная матрица, которая могла бы служить долговременной памятью о воздействиях на воду.

Приборы и методы исследований

Прецизионное измерение масс элементарных частиц на коллайдере ВЭПП-4М с детектором «Кедр»

, , ,
 Институт ядерной физики им. Г.И. Будкера РАН, г. Новосибирск
 Новосибирский государственный технический университет
 Новосибирский государственный университет

Представлен обзор экспериментов по прецизионному измерению масс элементарных частиц, выполненных с детектором «Кедр» на ускорительном комплексе ВЭПП-4М. В описанных экспериментах метод измерения энергии пучков в коллайдере по резонансной деполяризации, предложенный в Институте ядерной физики им. Г.И. Будкера СО РАН в 1975 г., получил дальнейшее развитие — была достигнута беспрецедентная точность, ∼ 5 × 10−7, определения энергии. Применение метода резонансной деполяризации, а также измерение энергии по обратному комптоновскому рассеянию позволило провести серию экспериментов по прецизионному измерению масс J/ψ-, ψ(2S)-, ψ(3770)- и D±-мезонов и τ-лептона с лучшей в мире точностью.

Методические заметки

Фазовые картины диспергирующих волн от движущихся локализованных источников

,
 Научно-производственное объединение «Тайфун»
Институт физики атмосферы им. А.М. Обухова РАН, Москва
Обнинский институт атомной энергетики

Предложен общий подход, позволяющий описывать фазовую структуру волновых возмущений от движущихся локализованных источников, опираясь только на закон дисперсии волн. В рамках предложенного подхода получено простое аналитическое представление для фазовых поверхностей. На основе этого представления исследованы особенности фазовой картины гравитационно-капиллярных волн, структуры волнового шлейфа в океане за движущимся тропическим циклоном (ураганом) и системы подветренных волн в атмосфере Земли.

Магнитопластичность и физика землетрясений. Можно ли предотвратить катастрофу?


Институт химической физики им. Н.Н. Семенова РАН, Москва, Российская Федерация

Обсуждены причины запасания упругой энергии в литосферном макрореакторе — очаге землетрясения. Анализируется нелинейная кинетика явлений землетрясения, цепного химического взрыва и ядерного взрыва. Переход от стационарного режима к режиму взрыва в этих трёх процессах осуществляется как критическое явление, в котором критическими параметрами являются концентрации дислокаций, активных химических центров и нейтронов. Предложено стимулировать медленную релаксацию упругой энергии деформационного напряжения очага землетрясения низкочастотным микроволновым облучением, которое обеспечивает ускоренное движение дислокаций, снижает предел текучести и увеличивает пластичность. Это явление, известное в физике твёрдого тела как магнитопластичность, можно использовать для удержания очага землетрясения вдали от критического режима катастрофы, искусственно вызывая его медленную релаксацию. Наблюдаемые признаки влияния магнитных бурь на динамику землетрясений в принципе согласуются с концепцией стимулированной магнитопластичности очага как средства избежания катастрофы.

Библиография

Новые книги по физике и смежным наукам

Фортов В.Е.

Физика высоких плотностей энергии

Рассмотрены способы генерации, диагностики, а также теоретические методы описания вещества при максимально высоких давлениях и температурах. Сделана попытка систематизировать и обобщить  обширный теоретический и экспериментальный материал по новой области науки– физика высоких плотностей энергии.

Гантмахер В.Ф.    

Электроны в неупорядоченных средах

Книга написана с минимумом математики. Основное внимание уделено физической сущности явлений и выявлению глубинных связей и аналогий.

Бисикало Д.В., Жилкин А.Г., Боярчук А.А.

Газодинамика тесных двойных звёзд

Рассмотрены общие принципы численного моделирования и представлен обзор современных численных методов, применяемых для решения газодинамических астрофизических задач.

Днестровский Ю.Н.    

Самоорганизация горячей плазмы

В монографии рассмотрены открытые системы с самоорганизацией и, в частности, моделирование процессов переноса горячей плазмы термоядерных установок с магнитным удержанием.

Ерофеев В.И.  

Принципы разработки высокоинформативных моделей плазменной кинетики

Показывается, что традиционные методы теоретических плазменных исследований не могут обеспечить приемлемой надёжности конечных заключений. Формулируются ключевые принципы разработки информативных сценариев плазменной кинетики и уточняются предельные возможности повышения информативности таких сценариев. В книге излагается высокоинформативный корреляционный анализ плазменной кинетики. Он применяется для пересмотра ключевых концепций нелинейных явлений в плазме.

Киселев В.К., Костенко А.А., Хлопов Г.И., Яновский М.С. 

Квазиоптические антенно-фидерные системы

Рассмотрены характеристики распространения основных колебаний в наиболее распространённых типах сверхразмерных металлических и металлодиэлектрических волноводов, свойства типичных неоднородностей, особенности построения ключевых элементов тракта, а также квазиоптических систем на их основе и антенных устройств.

Архипова В.П.. Блинников С.И., Ламзин С.А., Попов С.Б., Прохоров М.Е., Самусь Н.Н., Сурдин В.Г., Фадеев Ю.А., Цветков Д.Ю.

Звёзды

Книга из серии «Астрономия и астрофизика» содержит обзор современных представлений о звёздах.

Жмуриков Е.И.,  Бубненков И.А.,  Дрёмов В.В.,  Самарин С.И.,   Покровский А.С., Хорьков Д.В.

Графит в науке и ядерной технике

Рассмотрены структура и электрофизические свойства, технологические аспекты получения высокопрочных искусственных графитов, динамика разрушения графитов, традиционно используемых в атомной промышленности.

Луи де Бройль

Избранные научные труды. Т.3. Теория света на основе теории слияния. Частицы со спином.

Многие идеи Нобелевского лауреата Луи де Бройля и сегодня не утратили своей актуальности. Эти произведения впервые публикуются на русском языке.

Барроу Дж., Дэвис П., Харпере Ч. (мл.)

Наука и предельная реальность: квантовая теория, космология и сложность.

Книга содержит перевод на русский язык докладов тридцати авторов, посвящённых творчеству Джона Арчибальда Уилера. Значительное внимание уделено вопросам интерпретации квантовой механики в рамках представления о бесконечно большом числе вселенных. Многие из авторов анализируют удивительное свойство антропности нашей Вселенной – её приспособленность к существованию человека.

Оганесян Ю.Ц., Вдовин А.И.

ОИЯИ и столетие открытие атомного ядра: труды симпозиума, ОИЯИ, Дубна, Россия

11-12 марта 2011 года

В докладах освещены отдельные аспекты истории фундаментальной ядерной физики и многие результаты новейших ядерно-физических исследований.

Винтизенко И.И.

Релятивистские магнетроны

В книге представлены результаты теоретических и экспериментальных исследований релятивистских магнетронов, проведённых в России и за рубежом, за период с 1976 по 2011 годы.

Юрий Борисович Румер:  Физика ХХ век

Авторы-составители: И.А. Крайнева, М.Ю. Михайлов, Т.Ю. Михайлова, З.А. Черкасская. Отв. ред. А.Г. Марчук

Монография посвящена жизни и деятельности основателя сибирской школы теоретической физики Ю.Б. Румера (1901 – 1985)

Френкель В.Я., Чернин А.Д.

Георгий Гамов – гигант трёх наук: От альфа-распада до Большого взрыва

Ядерная физика и физика элементарных частиц, астрофизика и космология, генетика – области науки. В которых яркий след оставили труды Георгия Гамова, одного из крупнейших физиков-теоретиков ХХ века.

 


Редакция журнала «Успехи физических наук», г. Москва, Российская Федерация

Новости физики в интернете

Новости физики в сети Internet (по материалам электронных препринтов)

Распад бозона Хиггса на фермионы

В экспериментах ATLAS и CMS, выполняемых на Большом адронном коллайдере, вероятно, обнаружен распад бозона Хиггса на пару фермионов τ+ τ-. Ранее наблюдались лишь распады на W-, Z-бозоны и фотоны, на основе которых бозон Хиггса и был идентифицирован. В экспериментах накоплен большой массив данных по распадам τ-лептонов на электроны и мюоны. Наблюдаемая кинематика процессов соответствует рождению некоторых из исходных τ-лептонов в результате распадов бозона Хиггса с массой 125 ГэВ — в согласии с предсказаниями Стандартной модели элементарных частиц, в которой имеется только одно поле Хиггса. В более сложных моделях массу промежуточным бозонам и фермионам дают разные хиггсовы поля, и обнаруженный канал распада на фермионы у открытого недавно бозона Хиггса мог бы отсутствовать. Достоверность регистрации распада хиггсовых бозонов на фермионы, согласно полученным и обработанным к настоящему времени данным эксперимента ATLAS, составляет 4,1 σ, а по данным CMS эта достоверность — 3,4 σ. Также выполняется поиск распада бозона Хиггса на пару b-кварка и b-антикварка, но полученные результаты пока неоднозначны из-за больших погрешностей. Источник: atlas.ch

Время жизни нейтрона

Среднее время жизни τn нейтрона до его распада наиболее точно измерено в двух экспериментах, использующих различные методы, однако их результаты расходятся между собой. В эксперименте А. Сереброва (Петербургский институт ядерной физики им. Б.П. Константинова) и его коллег использовался источник ультрахолодных нейтронов в Институте Лауэ-Ланжевена (г. Гренобль, Франция) и измерялось τn нейтронов по скорости уменьшения их числа в ловушке. Погрешность измерений составила менее одной секунды. Во втором эксперименте, проводимом в Национальном институте стандартов и технологий (NIST) J.S. Niko и его коллегами, исследовались распады нейтронов в пучке. Темп распадов dN/dt и количество нейтронов N в ограниченной части пучка определялись, соответственно, путем регистрации продуктов реакции Li6(n,t)He4 и с помощью магнитной ловушки распадных протонов, а затем из формулы dN/dt = -N/τn определялось τn. Недавно результаты этого эксперимента были уточнены путём калибровки применявшегося ранее детектора с помощью нового детектора, в котором пучок нейтронов полностью поглощается. Такой метод измерений свободен от неопределенностей в сечении реакции Li6(n,t)He4. Новое значение τn = 887,7 ± 1,2(стат.) ± 1,9(сист.) с на Δ τn = 8,4 ± 2,2 с больше, чем было получено А. Серебровым и др., причём статистическая значимость расхождения увеличилась до 3,8 σ. Для выяснения причины расхождения, возможно, потребуются новые более точные измерения. Если же это различие является реальным, то оно может свидетельствовать о новых физических эффектах, например, о распадах или превращениях нейтронов по новым каналам без образования протонов. Источник: Phys. Rev. Lett. 111 222501 (2013)

Квантовые эффекты в двойном интерферометре

L. Vaidman (Университет Тель-Авива, Израиль) и его коллеги наблюдали в своем эксперименте интересный квантовый эффект: фотоны, не проходя через некоторую область пространства, тем не менее несли информацию об этой области. Использовался интерферометр Маха – Цендера, в одно плечо которого был встроен второй интерферометр Маха – Цендера. Таким образом, фотоны имели три возможные пути до детектора, где наблюдалась их интерференция. По пути фотоны отражались от нескольких зеркал, колебавшихся с различными частотами, так что каждому отрезку пути соответствовала своя частота модуляции сигнала. При определённой длине плеч во внутреннем интерферометре происходила деструктивная интерференция, т.е. фотоны не могли из него выйти. Тем не менее, в детекторе наблюдалась и частота модуляции света, соответствующая колебаниям внутренних зеркал во внутреннем интерферометре. Важно то, что колебания зеркал смещали лучи на расстояния, много меньшие их толщины, т.е. наблюдения модуляции являлись «слабыми квантовыми измерениями». Квантовая природа обнаруженного эффекта была доказана тем, что если для фотонов перекрывался третий путь (одиночное плечо внешнего интерферометра), то в суммарном сигнале пропадали и гармоники, соответствующие колебаниям зеркал во внутреннем интерферометре. Нагляднее всего результат эксперимента можно представить в концепции «постселекции» Я. Аронова, П.Г. Бергмана и Дж.Л. Лейбовиц с помощью двух векторов состояния, распространяющихся от источника к детектору и обратно. Но с тем же успехом результаты могут быть описаны и в рамках стандартной интерпретации, в которой обнаруженный эффект объясняется нарушением деструктивной интерференции за счет колебаний зеркал. Источник: Phys. Rev. Lett. 111 240402 (2013)

Генератор из графена

J. Hone (Колумбийский университет, США) и др. создали на основе графена генератор радиочастотных колебаний, имеющий рекордно малый размер для таких устройств — несколько мкм в диаметре. По принципу своего действия новое устройство является аналогом генераторов с контролем напряжением (VCO, voltage-controlled oscillator), изготавливаемых из других материалов. Кусочек графена, помещенный в полимерный держатель, был соединен с двумя электродам (истоком и стоком) и находился над третьим электродом — затвором, который мог деформировать графен своим электрическим полем. Механические колебания упругого листа графена изменяют плотность зарядов и, соответственно, проводимость графена. С помощью простой схемы с обратной связью, в которой напряжение истока подается на затвор через усилитель и фазовращатель, возбуждались колебания. Путем изменения электрического поля затвора частоту генерации (резонансную частоту механических колебаний) можно менять примерно на 14 %. Средняя частота ≈ 100 МГц находилась в пределах радиочастотного FM-диапазона, и эффект модуляции и передачи сигналов в эксперименте был продемонстрирован, в том числе, с помощью обычного бытового радиоприемника. Резонансные элементы в радиочастотных генераторах плохо поддаются миниатюризации и поэтому обычно размещаются на электронных платах отдельно от других микроэлементов. Новое устройство благодаря его малым размерам может быть интегрировано непосредственно в микрочипы. Источник: Nature Nanotechnology 8 923 (2013)

Регистрация нейтрино высоких энергий на IceCube

Детектором IceCube, расположенным во льду на Южном полюсе, по данным за 2010-2012 гг. обнаружены 26 новых нейтринных событий с энергиями более 30 ТэВ. Эти нейтрино, вместе с двумя ПэВ-ными нейтрино, об обнаружении который сообщалось ранее, имеют самые большие энергии из наблюдавшихся — до 1200 ТэВ. Обсуждаемые 28 событий не относятся, скорее всего, к атмосферным нейтрино, рождающимся при взаимодействии космических лучей с молекулами воздуха, т.к. имеют более высокие энергии и более жёсткий спектр. Фон, связанный с атмосферными событиями (в основном, мюонами), согласно вычислениям, давал бы всего 10,6+5,0-3,6 событий, поэтому атмосферное происхождение исключается на уровне 4 σ. Судя по всему, эти нейтрино являются астрофизическими нейтрино, источник которых — взаимодействие космических лучей с межзвездным газом и излучением вне солнечной системы. Хотя большая часть событий зарегистрирована из южной полусферы, статистически значимой кластеризации по направлениям или времени не обнаруживается, что свидетельствует против происхождения этих нейтрино в одном источнике в результате кратковременной вспышки. Источник: Science 342 1242856 (2013)

Материалы подготовил

Институт ядерных исследований РАН, Москва

 
Полный текст всех материалов журнала "Успехи физических наук" доступен на сайте.