Отзыв оппонента 2 (Теоретическое исследование статического и динамического самосогласованного электромагнитного поля в электрически заряженных средах)

отзыв официального оппонента о диссертационной работе Ю,В. Самухиной «Теоретическое исследование статического и динамического самосогласованного электромагнитного поля в электрически заряженных средах», представленной на соискание ученой степени кандидата физикоматематических наук по специальности 01.04.02 — теоретическая физика. Актуальность темы Задача об исследовании электрического поля, вызванного неоднородным распределением электрических зарядов в проводящих телах и средах, имеет актуальное значение для различных направлений физики и современной технологии. Современная твердотельная электроника представляет собой набор электрических структур, в которых происходит запись и хранение информации в виде заряжения локальных областей (например, затвор полевого транзистора) и управления электрическими полями (прохождение токов через проводящий канал полевого транзистора).

Похожие проблемы возникают в физической химии полимерных кластеров, в биологических объектах (мягкие системы, характеризующиеся высокой чувствительностью к внешним воздействиям, поэтому обладающие слабой устойчивостью). Так, одним из эффективных способов управления полимерными кластерами и структурами является управление величиной заряда полимерных цепей и коллагеновых частиц в растворах. Исследование в области нестационарного коллективного электромагнитного поля приводит к возникновению в средах, состоящих из заряженных частиц, коллективных колебательных процессов.

Обычно с ам о согласованные стационарные и не стационарные магнитные процессы рассматриваются в различных разделах физики. Например, в физике магнитных сред, связанных с процессом их намагничивания и возникновения стационарных магнитных структур и нестационарных магнитных колебаний (электронный парамагнитный резонанс, ферромагнитный резонанс). Но разделение на электрические и магнитные процессы является условным, так как магнитные свойства обусловлены электрически заряженными частицами электронами — наличием спина у электрона и связанного с ним магнитного момента.

Важным является изучение связи электрического и магнитного полей, обусловленных с наличием у электронов и ионов собственных магнитных моментов, которые могут взаимодействовать друг с другом и приводить к сложным коллективным колебательным процессам в электромагнитных средах. Целью представленной диссертации являлось исследование плотности распределения заряда по поверхности металлических частиц сложной формы точными аналитическими методами, изучение критериев неустойчивости и распада жидких проводящих капель, исследование влияния собственного магнитного момента на колебательные свойства различных плазмоподобных сред.

В рецензируемой диссертации развиваются аналитические методы решения задачи электростатики заряженных проводников (частиц) сложной формы. Найден новый класс аналитических решений задачи Дирихле. Кроме статических задач в диссертации исследуются динамические задачи электродинамики проводящих сред при наличии намагниченных частиц на примере газовой плазмы с пылевыми магнитными частицами, Интерес к поставленной задаче, как с точки зрения теоретической физики, так и ее практической применимости для нужд электроники, химии, биологии и других отраслей прикладной науки свидетельствует о несомненной важности и актуальности выбранной темы диссертационной работы.

Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения и списка цитированной литературы из 131 наименования. Она содержит 123 страницы текста, включая 37 рисунков. Во введении приводится обоснование актуальности темы диссертации, формулируются цели и задачи исследования, научная новизна, Здесь также перечисляются различные способы практического применения объектов исследования. В первой главе приведены аналитические решения задачи электростатики о распределении заряда по поверхности проводников. Подробно описан метод решения поставленной задачи. Найдены аналитические формулы поверхностного распределения заряда для трех фигур вращения сложных форм, Приведенные расчеты затем используются в последующей главе диссертационной работы. В качестве примера развитого теоретического метода в первой главе также рассмотрена задача о распределении электрического поля и плотности заряда для случая неоднородно деформированного сферического конденсатора.

Получена картина эквипотенциальных поверхностей в таком конденсаторе. Также в данной главе исследуется вопрос о взаимосвязи кривизны и распределения заряда по поверхности проводящего тела вращения сложной формы. В ходе проведенных исследований автором было аналитически показано, что области наибольшего распределения плотности заряда по поверхности проводника и максимальной кривизны поверхности тела заметно отличаются.

Вторая глава диссертации посвящена вопросу о зарядовой неустойчивости капли несжимаемой проводящей жидкости. Получены условия распада капли шарообразной и эллиптической форм. Проведено исследование влияния значения параметра эллиптичности на устойчивость заряженной капли и характера зависимости поверхностной плотности сил от параметра Рэлея. В данной главе также исследована равновесная форма поверхности при различных зарядах на жидкой проводящей капле. В частности, было найдено, что на заданном классе фигур, допускающих аналитическое решение, существует участок, в котором капля будет находиться некоторое время в квазистабильном состоянии в области неустойчивости согласно критерию Рэлея. В третьей главе диссертационной работы проведено теоретическое исследование влияния собственного магнитного момента электронов на коллективные колебательные явления в магнитоактивной плазменной среде.

Найдены новые колебательные плазменные ветви в плазмоподобных средах при наличии магнитных частиц — ионов. Подробно исследованы высокочастотные колебания магнитоактивной плазмы с пылевой компонентой намагниченных частиц. В результате было показано, что учет вклада собственного магнитного момента таких частиц приводит к возникновению новой колебательной плазменной ветви. Эта ветвь расположена в области гиромагнитной частоты и определяется значением д-фактора. Также в данной главе рассмотрено влияние вязкости плазменной среды на затухание спиновой волны в магнитоактивной плазме в случаях распространения вдоль внешнего магнитного поля и перпендикулярно ему.

Для данных случаев получены дисперсионные уравнения, а также рассчитаны декременты затухания плазменных волн. В заключении изложены наиболее важные результаты и выводы диссертационной работы. Научнаи ценность и новизна. Среди наиболее важных и значимых новых научных результатов, полученных в работе, можно выделить следующие: 1) Получены новые точные аналитические решения задачи Дирихле классической электродинамики о распределении заряда по поверхности заряженных тел.

2) Впервые доказано, что максимумы кривизны поверхности проводника и поверхностной плотности заряда могут иметь существенно разные местоположения на поверхности проводящего тела. 3) Показана возможность квазиустойчивого состояния при распаде жидкой заряженной капли. 4) Получены новые колебательные плазменные ветви в плазмоподобных средах с магнитными частицами. 5) Показано, что в пылевой плазме величина гиромагнитного отношения к существенно влияет на характер дисперсионных характеристик среды: при я < 2 происходит расщепление ионно — циклотронной моды, а при я > 2 - расщепление правополяризованной электромагнитной ветви, Новизна выводов и результатов подтверждается анализом существующей научной литературы. Практическая ценность работы состоит в следующем: Результаты работы могут найти практическое применение при решении задач -5- твердотельной электроники, спинтроники, плазмоники,химии, биологии и других отраслей прикладной науки для систем, обладающих распределенным электрическим зарядом и магнитным моментом.

Достоверность выводов и результатов диссертации не вызывают сомнений. Теоретические решения, полученные в диссертационной работе, базируются на общепринятых теоретических подходах. Использованы методы и основополагающие уравнения, надежно апробированные при решении различных задач электродинамики, Предельные случаи развитой теории совпадают с частными случаями, известными из публикаций других авторов. Недостатки и замечания по работе 1. В первой главе получены интересные результаты в виде аналитических формул, описывающих поверхности проводящих оболочек и распределения на них электрического заряда, но проиллюстрированы зти формулы только по одному рисунку на формулу, хотя в формулах присутствуют два параметра характеризующие геометрию оболочки и ее потенциал. К сожалению, не показано графически как меняются оболочки и распределения заряда в зависимости от этих параметров, 2, В третьей главе на рисунках никак не обозначены кривые, поэтому, читая описание графиков в тексте, кривые трудно идентифицировать.

3. В работе присутствуют также и опечатки. Так перед формулой 105 на стр. 52 потерян знак минус. Сделанные замечания не носят принципиального характера и не снижают высокой оценки диссертационной работы. Общая характеристика работы В целом диссертация свидетельствует о высокой квалификации автора. Научные положения и выводы диссертации достаточно обоснованы и подтверждены соответствующими исследованиями.

Анализ публикаций автора показывает, что основные результаты диссертации достаточно полно опубликованы в научных журналах, рекомендованных ВАК при Министерстве образования и науки Российской Федерации, докладывались на многих российских и международных конференциях. Диссертация написана хорошим языком и аккуратно оформлена. Автореферат полностью отражает содержание диссертации.