Открытый доступ
Доступ предоставлен
Только для подписчиков
Том 121, № 9-10 (2025)
Статьи
Неустойчивость Плато–Рэлея как затравочный процесс самоорганизации фотонного кристалла на поверхности кристаллического кремния в фемтосекундном лазерном поле
Аннотация
Многоимпульсная экспозиция поверхности (111) кристаллического кремния в режиме сканирования сильнофокусированным фемтосекундным лазерным излучением инфракрасного диапазона (длина волны – 1.95 мкм) формирует вдоль или поперек облученной области – в зависимости от взаимной ориентации скорости движения и поляризации излучения – аномальные (параллельные поляризации излучения) нанорешетки из штрихов рельефа с периодом около 0.4 мкм. При более высоких плотностях энергии или экспозициях штрихи трансформируются по механизму Плато–Рэлея в периодические линейные последовательности отвердевших нанокапель (нанопичков) с периодом около 0.7 мкм. При дальнейшем небольшом увеличении плотности энергии излучения или экспозиции ближнепольное рассеяние ИК-лазерного излучения на линиях из нанопичков с участием поверхностных плазмонов формирует слегка вытянутый вдоль направления лазерной поляризации двумерный фотонный кристалл из плотноупакованных нанопичков с субволновыми размерами ячейки.
Письма в Журнал экспериментальной и теоретической физики. 2025;121(9-10):711-716
711-716
Подготовка ансамбля атомов тулия на различных колебательных подуровнях в оптической решетке
Аннотация
Мы продемонстрировали детерминистическое возбуждение атомов тулия из основного колебательного состояния потенциала оптической решетки на 1-й и 2-й колебательные подуровни с эффективностью 40 % и 24 %, соответственно. Чистота подготовленных колебательных состояний составляет не менее 93 % в первом и 95 % во втором случае и ограничена как чистотой начального состояния, так и нерезонансным возбуждением несущей частоты часового перехода. Полученные высокие показатели эффективности и качества подготовки атомов на заданном колебательном уровне открывают возможности для характеризации и контроля сдвига частоты часового перехода, обусловленного взаимодействием атомов тулия с полем оптической решетки, что необходимо для достижения точности оптических часов на атомах тулия на уровне 10-17.
Письма в Журнал экспериментальной и теоретической физики. 2025;121(9-10):717-724
717-724
Стабилизация атомов в сильном поле как способ усиления и генерации когерентного излучения в неравновесной лазерной плазме
Аннотация
Исследуется возможность использовать явление стабилизации ридберговских атомов в интенсивных лазерных полях как способ создания плазменного канала с инверсной населенностью и последующей генерацией или усилением излучения. В рамках полуклассической теории лазерной генерации, основанной на совместном решении волнового уравнения для усиливаемого импульса и уравнения Неймана для матрицы плотности, описывающего газовую среду, проведен анализ процессов генерации и усиления излучения среднего инфракрасного диапазона частот в плазменном канале, созданном в газе фемтосекундным лазерным импульсом. Оценки показывают, что для типичных условий возникновения стабилизации и удержания населенностей в ридберговских состояниях коэффициент усиления для в среднем инфракрасном диапазоне частот может достигать ∼ 102 см-1, что позволяет получить импульсы пикосекудной длительности и мегаваттной интенсивности излучения.
Письма в Журнал экспериментальной и теоретической физики. 2025;121(9-10):725-730
725-730
Излучение Смита–Парселла в диэлектрике и аномальный эффект Допплера
Аннотация
В работе рассмотрены особенности излучения Смита–Парселла в диэлектрике от решетки, состоящей из металлических полосок, нанесенных на поверхность диэлектрика. Излучение Смита–Парселла может распространятся в диэлектрике под углом, меньшим, чем угол черенковского конуса. В этом случае реализуется так называемый аномальный эффект Допплера. В статье предлагается и обосновывается эксперимент по обнаружению аномального эффекта Допплера в гигагерцовом диапазоне на пучке релятивистских электронов.
Письма в Журнал экспериментальной и теоретической физики. 2025;121(9-10):731-736
731-736
Аморфизация кремния под воздействием ультракоротких лазерных импульсов среднего ИК диапазона
Аннотация
Проведено экспериментальное исследование процесса аморфизации поверхности пластины кристаллического кремния Si(111) толщиной 380 мкм под воздействием ультракоротких лазерных импульсов (длительность – 150 фс) среднего инфракрасного диапазона (4.0–5.4 мкм) с варьируемой плотностью энергии и экспозицией. Для данного спектрального диапазона были измерены пороговые значения поверхностной плотности энергии для аморфизации кремния. Была установлена зависимость объемной доли и толщины аморфной фазы материала от поверхностной плотности энергии и количества импульсов лазерного излучения для длины волны 5000 нм.
Письма в Журнал экспериментальной и теоретической физики. 2025;121(9-10):737-741
737-741
Зависимость частоты колебаний графенового листа от соотношения его сторон и количества дефектов вакансионного типа
Аннотация
Методом молекулярной динамики исследовано колебательное поведение однослойного графенового листа. Получена зависимость частоты колебаний графенового листа от его размеров и концентрации дефектов вакансионного типа. Определено, что зависимость типа колебательной моды и их количества от соотношения сторон графенового листа сильно отличается для больших и малых образцов. Показано, что в узких графеновых листах (нанолентах) появляется рябь (“ripples”), приводящая к снижению частоты колебаний. В случае нанолент с соотношением сторон x/y ≈ 3.5 и более, влияние ряби становится существенным и приводит не только к снижению частоты колебаний, но и к исчезновению основных колебательных мод.
Письма в Журнал экспериментальной и теоретической физики. 2025;121(9-10):742-748
742-748
Аномальная сверхпроводимость и необычные свойства нормального состояния двухслойного и подкрученного графена (Миниобзор)
Аннотация
В обзоре на основе результатов работ авторов в системах с гексагональной решеткой продемонстрирована возможность реализации механизма сверхпроводимости Кона–Латтинжера в условиях его конкуренции с другими типами упорядочения, а также рассмотрен ряд необычных свойств отмеченных систем в нормальной фазе. В первой части представлены наши ранние результаты по сверхпроводимости Кона–Латтинжера с p-, dи f-спариванием в монослойном и двухслойном АВ графене, полученные без учета влияния потенциала подложки и примесей. Затем подробно обсуждается конкуренция сверхпроводящего состояния Кона–Латтинжера с состоянием волны спиновой плотности в реальных АВ, АА и подкрученном бислоях графена. В последних частях представлены результаты по ряду аномальных свойств в нормальной фазе и возникновению нематической сверхпроводимости вблизи волны спиновой плотности в двухслойном подкрученном графене.
Письма в Журнал экспериментальной и теоретической физики. 2025;121(9-10):749-759
749-759
Цифровое управление адиабатическим сверхпроводниковым сигма-нейроном
Аннотация
Адиабатические сверхпроводящие нейроны на основе квантовых параметронов позволяют “вычислять” аналоговым образом сигмоидальные функции активации и их производные за один такт с рекордной энергоэффективностью. Но для практического использования таких систем необходимо найти режимы работы, позволяющие провести интеграцию с джозефсоновскими цифровыми схемами, где информация представляется в виде последовательностей пикосекундных униполярных импульсов напряжения. В данной статье мы на основе теоретического рассмотрения определяем условия, при которых возможно импульсное управление адиабатическим сигма-нейроном. Полученные результаты позволили нам разработать дизайн базового блока аппаратной реализации цифро-аналоговых джозефсоновских нейронных сетей.
Письма в Журнал экспериментальной и теоретической физики. 2025;121(9-10):760-767
760-767
Spin-valve effect for spin-polarized surface states in topological semimetals
Аннотация
We experimentally investigate magnetoresistance of a single GeTe–Ni junction between the α-GeTe topological semimetal and thick nickel film at room and liquid helium temperatures. For the magnetic field parallel to the junction plane, we demonstrate characteristic spin-valve hysteresis with mirrored differential resistance dV/dI peaks even at room temperature. In contrast, for normal magnetic fields spin-valve effect appears only at low temperatures. From the magnetic field anisotropy, observation of the similar effect for another topological semimetal Cd3As2, and strictly flat dV/dI(H) magnetoresistance curves for the reference GeTe-Au junction, we connect the observed spin-valve effect with the spin-dependent scattering between the spin textures in the topological surface states and the ferromagnetic nickel electrode. For the topological semimetal α-GeTe, room-temperature spin-valve effect allows efficient spin-to-charge conversion even at ambient conditions.
Письма в Журнал экспериментальной и теоретической физики. 2025;121(9-10):768-770
768-770
Магнитные топологические сплавы на основе дираковского полуметалла Cd3As2: легирование атомами Cr, Mn и Fe
Аннотация
Согласно теоретическим моделям, внесение в дираковский полуметалл магнитных атомов расщепляет конус Дирака на два конуса Вейля, формируя тем самым магнитный вейлевский полуметалл, привлекательный для приложений. В настоящей работе этот процесс исследуется ab initio, на примере легирования дираковского полуметалла Cd3As2 атомами Cr, Mn и Fe. Для случаев ферромагнитного и антиферромагнитного упорядочения спинов в сплавах (Cd1−xMx)3As2,(M=Cr, Mn, Fe) рассчитываются зонная структура, поверхность Ферми, скорость электронов на уровне Ферми и плазменная частота Друде, а также оценивается время релаксации при температуре T → 0K. Из расчетов следует, что в ферромагнитных сплавах один конус Вейля, как правило, разрушается за счет гибридизации электронных состояний Cd3As2 с 3d-орбиталями атомов M.Условием сохранения второго конуса Вейля является его попадание в энергетическое окно, свободное от 3d-состояний атомов M. Существование таких окон тесно связано с энергией и заполнением 3d↑и 3d↓-зон атомов M, типом спинового упорядочения (ферроили антиферромагнитного) и химическим составом сплава. В частности, окна отсутствуют в антиферромагнитных сплавах, за исключением случая M=Mn. Оценки показывают, что конус Вейля, если он сохраняется, доминирует в транспортных свойствах (Cd1−xMx)3As2, что согласуется с результатами экспериментов.
Письма в Журнал экспериментальной и теоретической физики. 2025;121(9-10):771-781
771-781
Неупругие эффекты в модели Янга–Ли
Аннотация
В настоящей работе мы изучаем теории, ренормгрупповой поток которых проходит близко к точке Янга–Ли. Такие теории можно эффективно описывать, как возбуждения массивной теории Янга–Ли иррелевантными операторами. В работе рассматривается возмущение одним из потомков единственного нетривиального примарного оператора ϕ теории. Показано, что такое возмущение приводит к нарушению интегрируемости теории. С точностью до нормировки вычислено сечение неупругого рассеяния соответствующего процесса с рождением частиц 2 → 3. В частности, мы определяем асимптотики сечения рассеяния при больших энергиях, а также над порогом рождения частиц.
Письма в Журнал экспериментальной и теоретической физики. 2025;121(9-10):782-787
782-787
Ромб триад
Аннотация
Термин триада отсылает к вложению двух систем полиномов, симметрических и типа Бейкера–Ахиезера, в степенной ряд типа Ноуми–Шираиши. Триада обеспечивает альтернативное определение теории Макдональда и ее обобщений. Базовая триада связана с векторным представлением алгебры Динга–Иохары–Мики (ДИМ). Мы обсуждаем поднятие этой триады до двух эллиптических обобщений и далее до биэллиптической триады. На алгебраическом уровне это соответствует эллиптической и биэллиптической алгебрам ДИМ. Это завершает список полиномов, связанных с теорией Зайберга–Виттена с присоединенной материей в различном числе измерений.
Письма в Журнал экспериментальной и теоретической физики. 2025;121(9-10):788-795
788-795
Когерентное переходное излучение полого бесселева пучка
Аннотация
Теоретически исследовано переходное излучение бесселева пучка релятивистских электронов. Вычислен форм-фактор, определяющий возможность реализации интенсивного когерентного излучения от бесселева пучка. Сравниваются результаты для бесселевых и гауссовых полых пучков. Для анализа характеристик переходного излучения рассмотрена мишень в виде двумерного плоского фотонного кристалла.
Письма в Журнал экспериментальной и теоретической физики. 2025;121(9-10):799-805
799-805
First law of de Sitter thermodynamics
Аннотация
The de Sitter state has a special symmetry: it is homogeneous, and its curvature is constant in space. Since all the points in the de Sitter space are equivalent, this state is described by local thermodynamics. This state has the local temperature T = H/π (which is twice the Gibbons–Hawking temperature), the local entropy density, the local energy density, and also the local gravitational degrees of freedom – the scalar curvature R and the effective gravitational coupling K. On the other hand, there is the cosmological horizon, which can be also characterized by the thermodynamic relations. We consider the connections between the local thermodynamics and the thermodynamics of the cosmological horizon. In particular, there is the holographic connection between the entropy density integrated over the Hubble volume and the Gibbons–Hawking entropy of the horizon, Svolume = Shorizon = A/4G. We also consider the first law of thermodynamics in these two approaches. In the local thermodynamics, on the one hand, the first law is valid for an arbitrary volume V of de Sitter space. On the other hand, the first law is also applicable to the thermodynamics of the horizon. In both cases, the temperature is the same. This consideration is extended to the contracting de Sitter with its negative entropy, Svolume = Shorizon = −A/4G.
Письма в Журнал экспериментальной и теоретической физики. 2025;121(9-10):806-808
806-808
Спектрально-селективное метазеркало на основе тримеров сферических наночастиц из дихалькогенидов переходных металлов
Аннотация
В работе исследованы оптические свойства тримеров, состоящих из сферических наночастиц на основе дихалькогенидов переходных металлов. Показано, что путем оптимизации состава и геометрических параметров можно добиться возбуждения сильного бианизотропного отклика в тримере из MoS2 и WS2 наночастиц. Установлено, что бианизотропные резонансные отклики для разных наночастиц тримера лежат на различных длинах волн, что позволяет скомбинировать из них неправильную метаповерхность, поддерживающую сразу две квазизапертые моды. Спроектированная метаповерхность обеспечивает высокий коэффициент отражения в спектральном диапазоне между двумя резонансами квазизапертых мод и может использоваться в качестве спектрального метазеркала с настраиваемыми характеристиками.
Письма в Журнал экспериментальной и теоретической физики. 2025;121(9-10):809-816
809-816
Угловое распределение интенсивности фемтосекундного источника излучения среднего ИК-диапазона, генерируемого в нелинейном кристалле с сигнальной волной, формируемой в филаменте в газе
Аннотация
Измерена расходимость излучения среднего ИК-диапазона, получаемого путем генерации разностной частоты фемтосекундных импульсов титансапфирового лазера в нелинейном кристалле HgGa2S4 толщиной 2 мм. При апертуре излучения накачки 2.8 мм выходное излучение на длинах волн 7.2 и 10.5 мкм имело расходимость 5.2 и 9.2 мрад соответственно. Экспериментально показано, что угловое распределение интенсивности излучения на разностной частоте существенно отличается от гауссового, а расходимость центрального максимума определяется так же, как при дифракции Фраунгофера на круглом отверстии с радиусом, равным радиусу области взаимодействия.
Письма в Журнал экспериментальной и теоретической физики. 2025;121(9-10):817-821
817-821
Течение разбавленных растворов полимеров через канал с большим препятствием при малых числах Рейнольдса
Аннотация
Добавление даже малого количества полимеров с высокой степенью полимеризации существенно меняет реологические свойства жидкости. Полимеры, находясь в потоке жидкости, растягиваются, из-за чего у такого раствора появляются упругие свойства. При малых числах Рейнольдса упругость может стать существеннее сил инерции. В работе измерялась разница давления между двумя точками в канале и средний массовый поток жидкости (со средней скоростью ❬v❭) через канал шириной 2.5 мм, высотой 1 мм и вертикально ориентированным цилиндрическим препятствием диаметром d = 1 мм по центру канала. При числе Вайсенберга Wi = λ❬v❭/d (где λ – наибольшее время релаксации полимера) выше критического значение сопротивления потока жидкости (вычисленное из разности давления и среднего потока) в канале превышает ламинарное значение и, одновременно с этим, впервые наблюдался рост флуктуаций разности давления между двумя точками в канале с большим препятствием. Также были получены спектры флуктуаций разности давления. Полученные результаты указывают на то, что полимеры переходят в существенно растянутое состояние, что проявляется в вязкоупругих свойствах растворов.
Письма в Журнал экспериментальной и теоретической физики. 2025;121(9-10):822-827
822-827
Структурный переход в додекаборидах согласно данным ЯМР в LuB12
Аннотация
Анализ ширины линии ядерного магнитного резонанса и скорости спин-решеточной релаксации 175Lu в LuB12 указывает на наличие структурного перехода при T∗ ∼ 150 K в состояние с дальним ферродисторсионным порядком решеточных искажений вследствие кооперативного эффекта Яна–Теллера. Предполагается, что этот переход свойственен также другим додекаборидам редкоземельных металлов, о чем свидетельствуют приведенные в работе экспериментальные данные.
Письма в Журнал экспериментальной и теоретической физики. 2025;121(9-10):828-832
828-832
Влияние нестехиометриии сверхпроводящих ВТСП состава Gd1+xBa2−yCu3O7−δ на пиннинг вихрей и фазовый переход вихревая жидкость–стекло
Аннотация
В работе приведены результаты систематического исследования образцов пленок ВТСП (высокотемпературных сверхпроводников) нестехиометрического состава Gd1+xBa2−yCu3O7−δ. В результате проведенных измерений семейства кривых R(T) в магнитных полях обнаружено резкое изменение характера пиннинга с полем, которое указывает на возможный фазовый переход пиннингованной вихревой системы из трехмерного в квазидвумерное состояние. Описание пиннинга вихревой структуры проведено в приближении флуктуационной модели TAFF. На основании проведенного анализа зависимости энергии активации вихрей U0(B) от магнитного поля сделан вывод, что в нестехиометрических ВТСП Gd1+xBa2−yCu3O7−δ влияние термических флуктуаций оказывает меньшее влияние на вихревую систему, чем в стехиометрических сверхпроводниках аналогичного состава.
Письма в Журнал экспериментальной и теоретической физики. 2025;121(9-10):833-838
833-838
Подавление магнитного перехода в ультрамалых наночастицах ∈-Fe2O3 – размерный эффект по данным метода ядерного рассеяния вперед
Аннотация
Представлены результаты исследования особенностей магнитной структуры ультрамалых наночастиц ∈-Fe2O3 методом ядерного рассеяния вперед (Nuclear Forward Scattering, NFS) с использованием синхротронного излучения. Образец представляет собой изолированные иммобилизованные в матрице ксерогеля SiO2 наночастицы ∈-Fe2O3 со средним размером = 3.8 нм. Временны´е спектры были измерены в диапазоне температур 4–300 K в нулевом внешнем магнитном поле и поле H = 4 Тл, приложенном в продольном направлении. Характер изменения величин сверхтонкого поля Hhf в зависимости от внешнего магнитного поля одинаков во всем диапазоне температур – наблюдается монотонное увеличение Hhf во внешнем поле, в отличие от крупных частиц ∈-Fe2O3. Полученные результаты позволяют заключить, что для частиц ∈-Fe2O3 ультрамалых размеров (менее ≈ 9 нм) магнитный переход в температурной области 80–150 K отсутствует, а магнитная структура является неколлинеарной в области 4–300 K.
Письма в Журнал экспериментальной и теоретической физики. 2025;121(9-10):839-845
839-845
Квантовая запутанность добавленных когерентных состояний на светоделителе
Аннотация
В настоящее время изучение новых квантовых состояний и методов их генерации является важной частью развития квантовых технологий. Одной из важнейших характеристик таких состояний является их квантовая запутанность. Сравнительно недавно были введены добавленные когерентные состояния, определяемые как |α,n⟩ = 𝓝n(â†)n |α⟩, где 𝓝n – нормировочная постоянная, |α⟩ – когерентное состояние, а ↠– оператор рождения, n – число добавленных фотонов. В данной работе впервые рассматривается квантовая запутанность таких состояний при их прохождении через светоделитель. Найдено простое аналитическое представление волновой функции на выходных портах светоделителя и рассмотрена квантовая запутанность получаемых двухкубитных состояний. Показано, что новые квантовые состояния имеют хорошие перспективы для их использования в квантовых технологиях.
Письма в Журнал экспериментальной и теоретической физики. 2025;121(9-10):846-851
846-851
Подготовка многочастичных состояний Гринберга–Хорна–Цайлингера (GHZ) на ионах 171Yb+ для применения в стандартах частоты
Аннотация
Продемонстрирована подготовка состояний Гринберга-Хорна-Цайлингеоа (GHZ) на двух-восьми кубитах в цепочке из 10 ионов 171 Yb+ в линейной ловушке Пауля, для чего выполнялась последовательность однокубитных и двухкубитных операций на соответствующих ионах. Проведен анализ полученных состояний с оценкой их достоверности, которая составила 58.9 ± 0.6 % для GHZ-состояния на 8 кубитах. Также продемонстрировано ожидаемое увеличение чувствительности осцилляций четности в зависимости от фазы анализирующего лазерного импульса. Этот результат является важным шагом на пути к созданию многочастичных оптических часов на ионах иттербия с усреднением частоты согласно закономерности 1/N в отличие от более медленной 1/√N для ансамбля независимых частиц в случае, когда декогеренция обусловлена спонтанным распадом.
Письма в Журнал экспериментальной и теоретической физики. 2025;121(9-10):852-859
852-859