Vol 167, No 6 (2025)

Релятивистский самозахват (РСЗ) электромагнитного пучка в плазме — многообещающий режим устойчивого каналированного распространения лазерного света, обеспечивающий эффективное ускорение электронов, подтверждаемое численным моделированием и рядом экспериментальных фактов. Однако из-за необоснованности или незавершенности предшествующих теорий условия согласования лазерноплазменных параметров реализации РСЗ для произвольной мощности лазерного излучения пока не получили теоретического обоснования, что сдерживает необходимость соответствующих широкомасштабных экспериментальных исследований. Представленная здесь теория преодолевает эту проблему, описывая РСЗ при учете релятивистской нелинейности массы электрона и электронной кавитации в плазме, а также формулируя условия реализации РСЗ на количественном уровне. Развитый теоретико-аналитический подход применим для широкого, практически востребованного, диапазона лазерных мощностей (интенсивностей). Он значительно расширяет недавно предложенную ультрарелятивистскую теорию на случай лазерных пучков релятивистки умеренной интенсивности, когда лазерно-плазменное согласование для РСЗ существенно меняется.

Исследованы механизмы формирования поверхностного рельефа на объемных образцах меди при воздействии лазерных импульсов (длительность 10 нс, длина волны 355 нм) в доабляционном режиме. Экспериментально установлено, что в процессе облучения при плотностях энергии 0.60–1.05 Дж/см2 на поверхности образцов в локальных областях вблизи границ зерен формируется характерная система выступов/впадин, высота/глубина которых достигает 500 нм. Методами оптической профилометрии, конфокальной сканирующей лазерной микроскопии и просвечивающей электронной микроскопии установлена деформационная природа формирующегося рельефа. При этом в тонком приповерхностном слое вблизи границ зерен обнаруживаются следы развития пластической деформации: наноразмерные двойниковые пластины, дислокации и малоугловые дислокационные границы. Молекулярно-динамическое моделирование показало, что основной физической причиной развития рассматриваемого рельефа является анизотропия теплового расширения различно ориентированных зерен (кристаллитов) при циклическом нагреве до предплавильных температур. Установлено, что термомеханические напряжения, возникающие в приповерхностном слое, превышают предел текучести материала, что приводит к необратимой пластической деформации. Показано накопление структурных изменений с ростом как плотности энергии, так и числа импульсов. Полученные результаты важны для понимания механизмов деградации структуры металлов при циклическом импульсном термомеханическом нагружении и могут быть использованы, в частности, для разработки методов повышения эксплуатационной стойкости металлооптики.

Комментарий к статье В. В. Лукашевича «Нарушение симметрии при рассеянии нейтронов», ЖЭТФ 165, 207 (2024).

Методом молекулярной динамики из первых принципов исследован процесс сегрегации атомов никеля к границам структурных дефектов в соединении La0.2Sr0.7Ni0.1Ti0.9O3−δ (LSNT) на основе ранее проведенного экспериментального исследования методом просвечивающей электронной микроскопии [Nat. Commun. 13, 6682 (2022)]. В результате проведенных с использованием модельной ячейки расчетов энергий сегрегации обнаружена тенденция к сегрегации примесей никеля к поверхности и антифазной границе. Установлено, что присутствие вакансий в структуре благоприятствует сегрегации атомов никеля. Были проведены расчеты с двумя примесными атомами никеля, подтверждающие наличие тенденции к кластеризации. Рассчитано распределение зарядов атомов, которое может служить объяснением, почему сегрегация к рассматриваемым дефектам энергетически выгодна. Полученные результаты согласуются с данными экспериментальных наблюдений и объясняют закономерности процесса сегрегации в атомном масштабе.

Обнаружено значительное (около 7%) резонансное снижение микротвердости кристалла NaCl после его короткой экспозиции в схеме ЭПР-типа в сверхнизких скрещенных магнитных полях, постоянном поле Земли 50 мкТл и импульсном поле c амплитудой 18 мкТл и регулируемой длительностью в диапазоне τ = 0.5–0.74 мкс. Максимум эффекта наблюдался с задержкой на 3–5 ч после экспозиции. Подробно промерены два интервала τ в начале и конце диапазона. В них были найдены три резонансных пика микротвердости: двойной минимум при τ = 0.512 мкс и 0.520 мкс, а также одиночный пик при 0.724 мкс. Полуширина пиков не превышает 10 нс, а их форма и положения хорошо соответствуют аналогам в спектре микротвердости того же кристалла, полученном в идентичной схеме ЭПР-типа с гармонической 30-минутной накачкой [1]. Измерен также порог эффекта по амплитуде импульса накачки: примерно 16 мкТл. Обсуждаются физические механизмы наблюдаемого эффекта.

На примере спектра фотонного излучения радиационных магнитных поляритонов, распространяющихся в симметричном слое оптически прозрачного антиферромагнетика с центром антиинверсии, изучена связь между бианизотропными свойствами негиротропной среды с пространственной дисперсией и условиями формирования (включая эффекты невзаимности) как дополнительных точек коллапса резонанса Фано (КРФ), так и сопутствующих им связанных состояний в континууме (ССК). В частности, для точек КРФ показана возможность реализации условий как безотражательного прохождения слоя падающей извне электромагнитной волной, так и появления «скрытых» типов ССК (для них магнитный слой теряет безотражательность).

Рассмотрена релаксация компонент многоквантового (МК) спектра ЯМР твердого тела в зависимости от длительностей периодов приготовления и эволюции. Предложена и реализована простая физическая модель, посредством которой учтено распределение кластеров динамически коррелированных спинов, образовавшихся на подготовительном периоде, как по числу спинов в каждом кластере, так и по его периметру (числу спинов, находящихся в области активного роста кластера). Описание деградации кластеров выполнено в адиабатическом приближении Андерсона. Функция, описывающая деградацию кластера, представлена в виде произведения двух функций, соответствующих прецессии спинов в двухкомпонентном локальном поле, имеющем коррелированную и некоррелированную составляющие. Относительный вклад этих составляющих зависит от размера кластера и его плотности. Полученные результаты объясняют известные экспериментальные данные, в том числе «выполаживание» зависимости скорости релаксации от порядка когерентности на крыльях МК-спектра и различие во влиянии среднего числа коррелированных спинов, оказываемом на эту скорость в разных частях МК-спектра.

Построена асимптотическая теория переноса примеси для задачи адвекции–диффузии в анизотропных средах с крупномасштабными неоднородностями. Выражение для концентрации сведено к одномерным интегралам вдоль траектории концентрационного сигнала. Сама траектория определяется из обыкновенного дифференциального уравнения первого порядка для касательной. Теория применима на расстояниях от основной области локализации примеси, значительно превышающих ее размер.

Представлены данные, характеризующие относительные интенсивности наиболее ярких ионных линий на разных стадиях эволюции плазмы низковольтного низкочастотного барьерного разряда в неоне. В отличие от атомных линий, демонстрирующих отчетливое разделение во времени известных механизмов заселения — от прямого возбуждения электронным ударом в активной стадии (разряде) к ступенчатому и, по мере «остывания» электронов, рекомбинационному с участием атомных и молекулярных ионов, кинетика ионных линий не содержит стадии ступенчатого заселения. Результаты эксперимента показывают одинаковое для всех ионных линий рекомбинационное послесвечение, тогда как предшествующая развитию этого процесса стадия может проистекать принципиально по-разному для различных уровней иона. Некоторые из них сохраняют в течение длительного времени высокие населенности, указывающие на проявление впервые наблюдаемого процесса с участием только тяжелых частиц и сравнимого по эффективности с ударно-радиационной рекомбинацией двухзарядных ионов с электронами. Эти результаты вместе с интегральным по времени спектром излучения плазмы в области 300–400 нм, наиболее плотно заполненной ионными линиями, дают детальное описание оптических свойств плазмы барьерного разряда низкого давления, формируемых переходами между возбужденными состояниями иона Ne+∗.