Том 192, № 9 (2022)
Обзоры актуальных проблем
Сверхпроводящие квантовые флуктуации в одном измерении
Аннотация
Даётся обзор недавних достижений в области квазиодномерной сверхпроводимости. Мы показываем, что низкотемпературные свойства сверхпроводящих нанопроводов полностью определяются квантовыми флуктуациями. Гладкие (гауссовы) флуктуации фазы сверхпроводящего параметра порядка (также связанные с плазменными модами, распространяющимися вдоль провода) могут существенно влиять на одноэлектронную плотность состояний в таких проводах и вызывать флуктуации незатухающего тока в сверхпроводящих нанокольцах. Другие интересные явления, такие как, например, конечное сопротивление и дробовой шум напряжения в сверхпроводящих нанопроводах, сквозь которые пропускается ток, вызваны негауссовыми флуктуациями параметра порядка — квантовыми проскальзываниями фазы (КПФ). Данные явления могут быть проинтерпретированы в терминах туннелирования флаксонов, играющих роль эффективных квантовых “частиц”, дуальных куперовским парам и описывающихся сложной статистикой, которая сводится к пуассоновской в пределе нулевых частот. Мы также показываем, что эффекты от КПФ могут быть особенно выражены в тончайших проводах и кольцах, где квантовые проскальзывания фазы остаются несвязанными и определяют непертурбативный масштаб длины $L_c$, за пределами которого сверхток подавляется квантовыми флуктуациями. Соответсвенно, при $T \to 0$ такие нанопроволоки должны проявлять изоляторное поведение на масштабах, превышающих $L_c$, тогда как на меньших масштабах они всё ещё могут иметь сверхпроводящие свойства. Мы приводим аргументы в пользу того, что некоторые нетривиальные особенности, связанные с квантовыми флуктуациями параметра порядка, могут быть чувствительны к конкретной топологии системы и могут наблюдаться в таких структурах, как, например, система электростатически связанных сверхпроводящих нанопроводов.
Успехи физических наук. 2022;192(9):945-983
945-983
Измерение глобальных гравиинерциальных эффектов кольцевыми лазерными интерферометрами
Аннотация
Представлен прогресс, достигнутый за последние 20 лет в физических экспериментах по измерению гравиинерциального наземного фона, ассоциированного с астрогеодинамическими и геофизическими эффектами, порождаемыми внутренней гравитацией и термодинамикой планеты, а также её суточным и орбитальным вращением. Обсуждается уникальный инструмент — крупномасштабный кольцевой лазерный интерферометр Саньяка с рекордно высокой чувствительностью к вариациям скорости вращения и наклонам лабораторной системы отсчёта, а также к вращательной асимметрии оптического показателя преломления среды, в том числе вакуума. С помощью таких инструментов возможно получение фундаментальной информации, имеющей ценность одновременно для физики элементарных частиц, квантовой теории поля, лазерной физики, астрометрии, глобальной геодинамики и сейсмологии. Прикладным выходом может стать ранний прогноз глобальных катаклизмов типа землетрясений, а также прогресс метрологии угловых измерений.
Успехи физических наук. 2022;192(9):984-1018
984-1018
Методические заметки
Трансформация теории Фока в координатное пространство. Гармонические тензоры в квантовой задаче Кулона
Аннотация
Рассмотрена фундаментальная теория Фока для атома водорода в импульсном пространстве, в которой реализована предсказанная ранее группа вращений трёхмерной сферы в четырёхмерном пространстве. Затем теория Фока модифицируется с уходом от импульсного описания. Для трансформации и упрощения теории используются тензорные инвариантные методы электростатики в трёхмерном (3d) и четырёхмерном (4d) пространствах. Найдено координатное 4d-пространство, в котором уравнение Шрёдингера переходит в 4d-уравнение Лапласа. Переход от гармонических 4d-полиномов к физическому исходному 3d-пространству— алгебраический с использованием производных по координате, имеющей смысл времени. Получены дифференциальное уравнение для собственных функций в импульсном пространстве и его решения. Проведён компактный расчёт квадратичного эффекта Штарка. Выведена резольвента Швингера методом гармонических полиномов. Рассмотрены лестничные операторы.
Успехи физических наук. 2022;192(9):1019-1034
1019-1034
Конференции и симпозиумы
Астрофизика частиц — в космосе и геосферах (к 100-летию со дня рождения А.Е. Чудакова) (Научная сессия Отделения физических наук Российской академии наук, 16 июня 2021 г.)
Аннотация
16 июня 2021 года в онлайн-режиме состоялась Научная сессия Отделения физических наук РАН на тему “Астрофизика частиц — в космосе и геосферах”, посвящённая 100-летию со дня рождения А.Е. Чудакова.Объявленная на web-сайте Отделения физических наук РАН http://www.gpad.ac.ru повестка заседания содержала следующие доклады:1. Лидванский А.С. (Институт ядерных исследований РАН, Москва). А.Е. Чудаков как учёный-пионер.2. Стенькин Ю.В. (Институт ядерных исследований РАН, Москва). Проект LHAASO — первые результаты и перспективы.3. Домогацкий Г.В. (Институт ядерных исследований РАН, Москва). Нейтринный телескоп Baikal-GVD — состояние и планы.4. Стожков Ю.И. (Физический институт им. П.Н. Лебедева РАН, Москва). Исследование космических лучей на баллонах и спутниках.5. Сюняев Р.А. (Институт космических исследований РАН, Москва, Max Planck Institute for Astrophysics, Garching, Germany). Путешествие по рентгеновскому небу с телескопом СРГ/eROSITA.Далее в этом номере публикуются статьи, написанные на основе докладов 1, 2 и 4.
Успехи физических наук. 2022;192(9):1035-1035
1035-1035
А.Е. Чудаков как учёный-пионер
Аннотация
Александр Евгеньевич Чудаков очень многое сделал первым в мире. Приводится краткий обзор его работ, в том числе пионерских экспериментов, которые имели счастливую судьбу в том смысле, что идеи Чудакова и предложенные им методы были реализованы во многих последующих экспериментах или даже целых научных направлениях. Перечислены некоторые крупные современные проекты, уже функционирующие или только планируемые, путь к которым начался с пионерских инициатив А.Е. Чудакова и их первого практического воплощения.
Успехи физических наук. 2022;192(9):1036-1047
1036-1047
Проект LHAASO: первые результаты и перспективы
Аннотация
Обсуждаются недавние результаты эксперимента LHAASO (Large High Altitude Air Shower Observatory). Показано, что благодаря своим выдающимся характеристикам установки, входящие в проект, в 2021 г. начали получать первые результаты в области гамма-астрономиисверхвысоких энергий. За год работы лишь части этих детекторов уже были открыты пэватроны в нашей Галактике, обнаружено много новых астрофизических источников гамма-квантов, измерены энергетические спектры излучаемых гамма-квантов и, что особенно важно, с точностью до 0,05 градуса измерены направления их прихода, т.е. с такой точностью локализованы их источники, и это уже позволяетсделать некоторые выводы о природе пэватронов и о возможных механизмах ускорения космических лучей. Рассмотрены перспективы дальнейшего развития эксперимента LHAASO.
Успехи физических наук. 2022;192(9):1048-1053
1048-1053
Исследования космических лучей на баллонах в Физическом институте им. П.Н. Лебедева РАН
Аннотация
C 1957 г. по настоящее время Физический институт им. П.Н. Лебедева РАН проводит регулярные измерения потоков космических лучей в атмосфере. Дано краткое описание эксперимента. В атмосфере регистрируются вторичные потоки заряженных частиц, которые в основном (более 99%) образуются первичными протонами и ядрами. Проведён анализ долговременных (11- и 22-летних) изменений потоков космических лучей в атмосфере, образованных первичными протонами и ядрами, и потоков первичных электронов. Данные по первичным электронам получены на высотных баллонах и спутниках. Результаты анализа показывают, что в гелиосфере временные зависимости частиц с положительным и отрицательным электрическими зарядами имеют одинаковый вид, т.е. модулируются одинаковым образом. Этот результат противоречит общепринятой модели модуляции космических лучей в гелиосфере, в которую необходимо внести существенные изменения.
Успехи физических наук. 2022;192(9):1054-1063
1054-1063
Новости физики в сети Internet (по материалам электронных препринтов)
Успехи физических наук. 2022;192(9):1064-1064
1064-1064