Отзыв оппонента 3 (Процессы ионизации при взаимодействии быстрых частиц с веществом)

отзыв Официсм1ьного Оппонента на диссертйциео Кузакова Константина Алексеевича "Процессы иопизацип при взаимодействии быстрых частиц с Веществом", представленную на соискание ученой степени доктора физико-математических наук по специальности 01,04.02 — теоретическая физика Диссертация Константина Алексеевича Кузакова посвящена теоретическому исследованию актуальных проблем физики электрон- электронных, фотопонизационных, а также нейтрино-электронных столкновений в веществе: количественному описанию тонких ионизационнь1х механизмоВ В таких столкновениях.

Г азработанные В диссертации подходы и методы расчета яВляются существенным Вкладом В разВит1ье теОр1ш процессоВ ударной ионизйции, фотоионизаш!и и квантовой теории столкновений, а вьшолненные на пх основе расчеты. несомненно, послужат развитию эксперимента. в этой области. Диссертантом получены новые и важные результаты, среди которых следует отметить следующие: - Впервые для квазиупругих ~е, 2С) реакций на атомах построена теория перенормировки борновского ряда в формализме Липпмана -- Швингера. - Впервые построена.

теория квазиупругих (е,2с) реакций нй атомах в присутствии лазерного поля и выполнен теоретический анализ возможностей исследования с помощью таких реакций влияния лазерного поля на импульсные распределения электронов В атомах. Впервые сформулирована. последовательная динамическая модель (е,2е) процесса па поверхности металла, учитывающая как объемные, так и поверхностныс плазмонные моды в диэлектрическом отклике металла и описывающая механизм испускания вторичного электрона через возбуждение и распад этих мод.

- Предсказан и теоретически описан механизм испускания куперовской пары из сверхпроводника в результате поглощения одного фотона. Впервые дйгю общее теоретическое обоснование приближению свободных электронов в расчетах дифференциальных по переданной энергии сечений ионизации атомов массивными нейтрино. Часть полученных результатов уже использовалась для интерпретации и планирования ряда экспериментов в этой области.

Важность проведенных в диссертации исследований характеризуется также тем, что рассматриваемые в ней процессы ионизации могут служить источником новых знаний как о свойствах электронных состояний в веществе, в частности., в атомных п твердотельных систех!с!х. так и о свойствах элементарных частиц, а именно нейтрино. Диссертация содержит 240 страниц текста., включая 47 рисунков, и состоит пз введения, пяти глав, заключения, пяти приложений н списка литературы из 282 ссылок. Результаты диссертации опубликованы в 33 пе !атных работах в ведущих российских и зарубежных научных изданиях, рекомендованных ВАК, включая Письма в ЖЭТФ, ТМФ, ЭЧАЯ, Раув. ВСУ.

1.е!;Ф., Раув. КеУ, А, В, С, и В, 3. РЬув. В и С, Р1!ув. 1е1;!. А и В и др. Во введении дан краткий обзор рассматриваемых в диссертации актуальных проблем, обосновывается научная новизна и практическая значимость работы, сформулированы ее цели и задачи, приведены положения, выносимые на защиту. В первой главе рассматриваются нерелятпвистские квазиупругие (е,2е) реакции ионизацпи на атомных мишенях. Описаны общие принципы метода (е,2е) электронной импульсной спектроскопии (В.Г. Неудачин, Ю.В.

Попов, Ю.Ф. Смирнов, Элск!ироюшл импульсная сиектроскопил атомов, молекул и тонких пленок, УФН 169, 1111 (1999)), основным теоретическим инструментом которого до работ автора являлось первое борновское приближение плоских ВОлн. Поскольку плоские ВОлны Е!е удовлетВоряют асимптотическому условию в конечном канале реакции, второе и более высокие борновские приближения плоских волн да!отея расходящимися интегралами на поверхности энергии. Автором предложен метод устранения расходимостей высших борновских членов и, в частности, получено выражение для регуляризованной амп !!!туды рассеяния во втором борновском приближении. В этом подходе выполнен ряд численных и аналитических расчетов д гя случая квазиупругой (е,2е) реакции на атоме водорода. Основываясь на результатах этих расчетов, автор формулирует метод вычисления амплитуды во втором борновском приближении плоских волн в случае многоэлектронной атомной мишени, Преимущество данного метода заключается в том, что он свободен от расходпмостей и для его численной реализации не нужно проводить регуляризацию.

Эффективность предложенного метода подтверждается сравнением численных расчетов дифференциальных сечений во втором борновском приближении с экспериментальными данными по (е,2е) и (е,3- 1е) электронной импульсной спектроскопии атома гелия. Во второй главе представлена разработанная автором теория метода (е,2е) электронной импульсной спектроскопии в присутствии лазерного излучения, а также исследованы возможности изучения этим методом влияния лазерного поля на состояния электронов в атомных мишенях. Для квазпупругих (е,2е) реакций на атоме водорода в присутствии лазерного поля низкой и резонансной частоты (относительно 1В- 2р перехода) проведены численные расчеты дифференциальных сечений с разрешением по числу фотонов. В случае низкой частоты, оонаружена высокая чувствительность этих сечений к модели одетого полем состояния электрона в атоме водорода. В случае резонансной частоты, показана.

возможность исследования импульсного распределения электрона в возбужденном состоянии мишени, свойства которого определяются поляризацией лазерного поля. Третья глава посвящена (е,2е) процессам на металлических мишенях. В качестве Основн~го приблпжеееия д."ея дифференциального се~ения даееного процесса выбирается борновское приближение искаженных волн. Такой выбор в случае быстрых падающих электронов вполне оправдан сильным экранированием взаимодействия между сталкивающимися электронами. Для Вычисления экрйнирОВанного электрон-электронееюго потенциала используется обратная диэлектрическая функция. что позволяет учесть капал возбуждения и распада плазмонного резонанса на электроннодырочную пару в случае (е,2е) процесса. на поверхности металла в геометрии на отражение, Автором исследована роль поверхностного и объемного плазмонного резонансов в механизме испускания вторичного электрона в (е,2е) процессах на поверхностях алюминия и бернллия.

В частности, получено качественное согласие численных результатов с имеющимися эксЕееримееетальными данными для алюминия при учете поверхностной и объемной плазмонных мод в диэлектрическом Отклике. кроме эффектоВ экранирОВания, ЙВтором исследоВаны эффекты композиционного беспорядка. С этой целью получены общие выражения для конфигурационно усредненного дифференциального сечения и проведены численные расчеты для ряда бинарных сплавов замещееееея.

В четвертой главе рассматриВаются еероееессы так называемой двукратной фотоэмиссии ((Е,2е) процессы) из твердотельных мишеней, находящихся в сверхпроводящем состоянии. Основную роль в теоретическом рассмотрении играет двухчастичная спектральная функция, которая входит в выражение для двухэлектронного фототока и которая содержит информацию о спектре и заселенности двухэлектронных состояний в меппени. Используя явный вид этой функции в теории БКШ, автор показывает, что коррелированное энергетическое распределение фотоэлектронной пары в (-1,2е) процессе на сверхпроводнике должно иметь четко выраженный пик, отвечающий фотоэмиссии куперовских пар.

Автор также развивает формализм для изучения волновой функции куперовской пары с помощью измерения коррелированного углового распределения фотоэлектронной пары и кругового дихроизма в ~"1,2е) процессе на сверхпроводнике. Кроме того, рассмотрен случай одномерного сверхпроводящего кольца в магнитном поле и показано. что интенсивность фотоэмиссии куперовских пар из кольца, пропорциональна отношению сверхпроводящей щели к величине матричного элемента потенциала притяжения между электронами куперовской пары в теории БКШ. Пятая глава Еюсвящена теоретическим аспектам нейтринной ударной ионизации атомов.

При этом исследуется электромагнитный канал, исходя нз предположения, что нейтрино обладают аномальными магнитными моментами. Описан совремее111ый статус поиска егейтрине|ых маГе1итных моментов В измерениях упруГОГО рассеяния нейтрино на электронах и изложены теоретические основы этих измерений. Автором получены общие выражения, связывающие дифференциальные сечения нейтринной ударной ионизации атома, обусловленные слабым взаимодействием и магнитным моментом нейтрино, с динамическим структурным фактором минн'.1|и.

Выполнены аналитические расчеты дифференциальных сечений для нейтринной ударной ионпзации из водородоподобных состояний., а также из Одноэлектронного Состояния в квазиклассическом приближении. Кроме того, выполнены численные расчеты для случая многоэлектронного атома в модели Томаса-Ферми и для случая атома гелия.

Результаты выполненных расчетов позволили автору обосновать приближение свободных электронов для дифференциальных по переданной энергии сечений выше ионизационного порога и установить характерные отклонения от этого приближения в околопороговой области за счет эффектов электрон-электронных корреляций. В заключении автор перечисляет основные результаты диссертационной работы. В приложения вынесены важные технические элементы развитых в диссертации подходоВ и методоВ расчета. Изложен метод реГугляризации борновского ряда для амплитуды квазиупругой ~е.2е) реакции ионизации на атомной мишени, описаны приближение виртуального кристалла и модель «желе» электронных состояний в металле, представлен расчет двухчастичных спектральных функций в теории БКШ, а также приведены выражения для интегралов с динамическим структурным фактором в задаче о нейтринной ударной ионизации из водородоподобных состояний.

В качестве замечаний можно отметить следующее: 1) Теория метода ~е,2е) электронной импульсной спектроскопии в присутствии лазерного поля построена для случая атомной мшпени с одним активным электроном. В этой связи возникает вопрос, каким образом базовое выражение для Я-матрицы ~2.9) можно обобщить на случай двух и более активных электронов. 2) При вычислении конфигурационно усредненного дифференциального сечения (е,2е) процесса на поверхности неупорядоченного сплава в геометрии на отражение не учтена амплитуда обменного электрон- электронного рассеяния.