Диссертация (Неупругие процессы при взаимодействии полей тяжёлых ионов и ультракоротких импульсов электромагнитного поля с атомными системами), страница 3

Кроме того, получены простые аналитические выражения по расчёту спектров переизлучения многоэлектроннымиатомами. Показано, что учет квантованных электромагнитных полей приводит с интенсивной генерации квантово-запутанных фотонов.126. Развита теория по расчёту спектров переизлучения ультракоротких импульсов электромагнитного поля на динамических мишенях, таких каксталкивающийся атом водорода с протоном, релаксирующий атом, ожепереходы. Развитый подход распространён на столкновения ионов с динамическими мишенями, где рассчитываются сечения ионизации.Достоверность и научная обоснованность полученных результатови выводов обеспечивается хорошо известными и апробированными методамирасчёта, тщательным тестированием применяемых алгоритмов и программ, атакже сравнением с результатами расчётов других авторов и экспериментами.Методология и методы исследований.

Методологической основойдиссертационной работы являлись известные приближения квантовой физики иквантовой электродинамики - приближение эйконала, приближение внезапныхвозмущений, теория возмущений, метод вторичного квантования в применениик теории излучения. Кроме того, в диссертационной работе использовались модельные методы, основанные на точном решении уравнения Шредингера. Также, некоторые численные расчёты проводились используя языки программирования C++ и MATHEMATICA.Научная и практическая ценность работы. Проведено распространение непертурбативных теории атомных столкновений, предназначенных дляизучения неупругих процессов, при взаимодействии релятивистских и ультрарелятивистских структурных ионов с изолированными атомами, на случаи столкновений с двух- и многоатомными системами.

Получены выражения и теорияпо расчёту нового эффекта - эффект кратности столкновений. Показано, чтоэтот эффект можно использовать в ускорительных комплексах для существенного увеличения обдирки ионного пучка. На основе приближения эйконала развита теория по расчёту ионизационных потерь энергии и флуктуации потерьэнергии, получены выражения в виде поправок к общепринятым теориям. Полученные поправки дают большой вклад по отношению к известным теориям ихорошее согласие с экспериментом. На основе модельных методов развиты теории для расчёта поляризационной поправки, потерь энергии и флуктуации потерь энергии при столкновении структурного иона любой зарядности с атомамивещества при скоростях иона близкими к атомным ∼ 1 и больше атомных.Впервые получены выражения для спектров переизлучения ультракороткогоимпульса электромагнитного поля многоатомными регулярными структурами13с учётом тепловых колебаний атомов.

Показано, что учет квантованных электромагнитных полей приводит с интенсивной генерации квантово-запутанныхфотонов. Проведены исследования по взаимодействию ультракоротких импульсов электромагнитных полей и полей иона с динамическими системами. Решено уравнение Шредингера при взаимодействии аттосекундных и меньших длительности импульсов с многоэлектронными атомами. Показано, что магнитнаясоставляющая электромагнитного поля может давать существенный вклад внеупругие процессы и процессы рассеяния при достаточно сильных электромагнитных полях.Результаты полученные в ходе выполнения диссертации планируется использовать в ОИЯИ (Дубна, Россия) для проекта NICA.

Также полученныерезультаты могут быть использованы на ускорителях тяжёлых ионов в другихнаучных лабораториях. Кроме того, результаты могут быть использованы втаких отраслях как: радиационные повреждения, ядерные реакторы, спектроскопия с высоким временным разрешением. Результаты таких исследованийпредставляют интерес для многих конкретных областей физической электроники, атомной и ядерной физики.Связь с плановыми работами.Работа выполнялась в рамках плановых научно-исследовательских работкафедры фундаментальной и прикладной физики Высшей школы естественныхнаук и технологий Северного (Арктического) федерального университета им.М.В. Ломоносова. Работа была выполнена в рамках проектов, где руководителем являлся автор диссертации - грант Президента Р.Ф., (№МК-3592.2011.2,2011-2012 г.); стипендия Президента РФ молодым учёным и аспирантам (№СП2046.2012.1, 2012-2014 г.); грант РФФИ (№13-02-07017 Д, 2013 г.), грант САФУим.

М.В. Ломоносова (лот №2.1.5, 2014 г.); стипендия Президента РФ молодымучёным и аспирантам (№СП-1800.2015.1, 2015-2017 г.); грант Президента Р.Ф.,(№МК-6289.2018.2, 2018-2019 г.). Кроме того, работа выполнялась в рамках других проектов, где автор диссертации являлся исполнителем - гранты РФФИ(№08-02-00711-а, №08-02-98801-р-север-а, №15-02-01894 А), ФЦП Министерстваобразования Российской федерации "Научные и научно-педагогические кадрыинновационной России"(соглашение №14.А18.21.1302.), проектная часть государственного задания (заявка №1726).Основные положения, выносимые на защиту:141.

Теория и расчет сечений многократной ионизации (степень ионизации от1 до 4) и потерь энергии при столкновениях быстрых тяжелых высокозарядных структурных ионов с многоатомными системами.2. Теория и расчет вклада эффекта кратности столкновений и ориентациимногоатомной мишени относительно направления движения снаряда в процессы потерь энергии, например, при столкновении с нанотрубкой 300 .Показать, что изучаемый эффект приводит к значительным изменениямпотерь энергии при изменении ориентации мишени, при хаотической жеориентации этот эффект малозначителен.3.

Теория и расчет потерь энергии на сложных атомах, позволяющий учитывать непертурбативные оболочечные поправки, где теория Бете-Блохаявляется частным случаем нашего подхода. Показать, что учет непертурбативных оболочечных поправок приводит к заметному улучшению согласия с экспериментом по сравнению с расчетами по формуле Бете-Блоха состандартными поправками.4. Теория и расчет флуктуации потерь энергии на сложных атомах. Показано, что вклад нашей поправки к теории Титейка может быть в несколькораз больше (до десяти раз) результатов рассчитываемых по формуле Титейка и привести сравнение с экспериментальными данными. Показать,что учёт размеров иона может давать существенный вклад к теории, гдеразмер иона не учитывается, что также подтвердить экспериментами.5.

Модельные методы, на основе которых получены выражения для: поляризационной поправки, потерь энергии и флуктуации потерь энергии пристолкновении структурного иона любой зарядности с атомами веществапри скоростях иона близкими к атомным ∼ 1, также что при >> 1полученные выражения переходят в известные ранее теории.6. Теория по расчёту спектров переизлучения ультракоротких импульсовэлектромагнитного поля многоатомными регулярными структурами, атакже структурами совершающими тепловые колебания атомов.7. Показать, что учет квантованных электромагнитных полей приводит с интенсивной генерации квантово-запутанных фотонов.158. Теория и расчёт спектров переизлучения ультракоротких импульсов электромагнитного поля и сечений ионизаций при столкновении с ионами надинамических мишенях.Апробация работы и публикации.Результаты, вошедшие в диссертационную работу, многократно докладывались и обсуждались на семинарах теоретического сектора отдела мощныхлазеров Института общей физики РАН имени А.

М. Прохорова (г. Москва),семинарах центра теоретической физики Северного(Арктического) федерального университета (г. Архангельск), семинарах Объединённого института ядерных исследований (г. Дубна), семинаре Саратовского государственного университета им. Н.Г. Чернышевского, семинаре каф. теор. физ и астрономии Российского педагогического государственного университета им. А.И.

Герцена (г.Санкт-Петербург), семинаре каф. теор. физ. Санкт-Петербургского политехнического университета Петра Великого. Материалы диссертации обсуждалисьна всероссийских и международных конференциях, наиболее важные из которых: XIX- конференция и школа по фундаментальной атомной спектроскопии(ФАС - XIX, 22 - 29 июня 2009 г., Архангельск - Соловки), XX международная конференция "Взаимодействие ионов с поверхностью"(ВИП - 2011, 25 - 29августа 2011 г., Звенигород), XX- конференция по фундаментальной атомнойспектроскопии (ФАС - XX, 23 - 27 сентября 2013 г., Воронеж), XXII международная конференция "Взаимодействие ионов с поверхностью"(ВИП - 2015, 20 24 августа 2015 г., Москва), 12th European Conference on Atoms Molecules andPhotons (ECAMP 12, Frankfurt am Main, Germany, September 5th to 9th, 2016) ,The International Conference on Many Particle Spectroscopy of Atoms, Molecules,Clusters and Surfaces (MPS-2016, Moscow, Russia, August 23 until August 26,2016), XXV cъезд по спектроскопии (г.

Троицк, Москва, 3-7 октября 2016г.).Публикации.По материалам диссертации опубликовано 51 печатных работ из них 33работы в рецензируемых журналах из списка ВАК, из которых: 10 - Письма вжурнал экспериментальной и теоретической физики (JETP Letters), 8 - Журнал экспериментальной и теоретической физики (JETP), 4 - Письма в журналтехнической физики (JTP Letters), 3 - Журнал технической физики (JTP), 2 EPJ Web of Conferences, 1 - Physical Review A, 1 - Annalen der Physik, 1 - ChinesePhysics C, 1 - Оптика и спектроскопия (Optics and Spectroscopy), 1 - Теоретиче-16ская и математическая физика (TMP), 1 - Вестник поморского гос.

университета им. М.В. Ломоносова, а также в материалах всероссийских и международныхконференций. Кроме того, опубликованы 2 монографии по теме исследования,2 отчёта по НИР и 2 препринта. Полный список публикаций приведён в концеавтореферата и диссертации [A1 - A51].Личный вклад автора по теме диссертации является определяющим изаключается в выборе направления и постановке задач исследования. Из работ по теме диссертации, выполненных в соавторстве, включены результаты,которые были получены лично автором или при его определяющем участии впостановке задач и разработке методов их решения.

Также автором были самостоятельно разработаны алгоритмы и программы с использованием языковпрограммирования C++ и MATHEMATICA, произведены численные расчёты.Структура и объём работы. Диссертация состоит из введения, шестиглав, заключения и содержит 327 страниц, 49 рисунков, 4 таблицы и 7 приложений. Список литературы включает 208 наименования.17Глава 1Торможение и обдирка структурныхтяжёлых ионов при столкновениях смолекулами и наночастицами.

Эффекткратности столкновения1.1Сечение ионизации и эффективное торможение одноэлектронного тяжёлого снаряда при столкновении сдвухатомной молекулой‘¢ï§ì äã­¤ ¬¥­â «ì­®á⨠¨ ¯à¨ª« ¤­ëå ¢®§¬®¦­®á⥩ 䨧¨ª¨¢ë᮪®§ à來ëå ¨®­®¢ ï¥âáï á⨬㫨àãî騬 ä ªâ®à®¬ ¡®«ì設á⢠ᮢ६¥­­ëå ¨áá«¥¤®¢ ­¨©. ®«ì让 ¨­â¥à¥á ¢ë§ë¢ ¥â ®¡ï§ â¥«ì­®¥ á«¥¤á⢨¥ íä䥪⮢ ¤¥©á⢨ï ᨫì­ëå ¯®«¥© ¢ë᮪®§ à來ëå áâàãªâãà­ë娮­®¢ - ¯à®¨á室ï騥 á § ¬¥â­ë¬¨ á¥ç¥­¨ï¬¨ ®¤­®¢à¥¬¥­­ë¥ ¬­®£®í«¥ªâà®­­ë¥ ¯¥à¥å®¤ë ¢ á­ à拉 ¨ ¬¨è¥­¨ ¯à¨ ¡ëáâàëå ¨®­- â®¬­ëå ¨ ¨®­¬®«¥ªã«ïà­ëå á⮫ª­®¢¥­¨ïå (á¬., ­ ¯à¨¬¥à, [17{37] ¨ ¯à¨¢¥¤ñ­­ë¥ â ¬áá뫪¨).

’¥®à¨ï ®¤­®¢à¥¬¥­­ëå ¢®§¡ã¦¤¥­¨© ¨«¨ ¨®­¨§ æ¨¨ á­ à鸞 ¨¬¨è¥­¨, ®á­®¢ ­­ ï ­  ¡®à­®¢áª®¬ ¯à¨¡«¨¦¥­¨¨, ¯®áâ஥­  ¢ à ¡®â å,¯à¨¢¥¤ñ­­ëå ¢ ®¡§®à å [38, 39] (á¬., â ª¦¥ à ¡®âã [40]). ˆá¯®«ì§ãï ¨®­ë¢ë᮪¨å § à冷¢ ⥮à¨ï ¢®§¬ã饭¨© ­¥¯à¨¬¥­¨¬  [29] ¤ ¦¥ ¤«ï ५ï⨢¨áâ᪨å ᪮à®á⥩ á⮫ª­®¢¥­¨ï, â ª¨¥ ­¥¯¥àâãࡠ⨢­ë¥ íä䥪âë­ ¡«î¤ «¨áì ¥éñ ¢ íªá¯¥à¨¬¥­â å [41]. ¥¯¥àâãࡠ⨢­ ï ⥮à¨ï, ¯®§¢®«ïîéïï ¯à®¢¥á⨠ãç¥â ®¤­®¢à¥¬¥­­ëå ¬­®£®í«¥ªâà®­­ëå ¯¥à¥å®¤®¢ ¢ á­ à拉 ¨ ¬¨è¥­¨, ¯à¥¤«®¦¥­  ¢ à ¡®â¥ [42]. ‡¤¥áì ¬ë ¡ã¤¥¬ ®£à ­¨ç¨¢ âìáïá⮫ª­®¢¥­¨ï¬¨ ¡ëáâàëå ¢ë᮪®§ à來ëå áâàãªâãà­ëå ¨®­®¢ á® á«®¦­ë¬¨18¬¨è¥­ï¬¨ - ¬®«¥ªã« ¬¨, ¯à¨ à áç¥â å ¯®â¥àì í­¥à£¨¨ ­  ª®â®àëå íä䥪â뮤­®¢à¥¬¥­­ëå ¢®§¡ã¦¤¥­¨© ¨ ¨®­¨§ æ¨¨ í«¥ªâà®­®¢ á­ à鸞 ¨ ¬¨è¥­¨¤® ­ áâ®ï饣® ¢à¥¬¥­¨ ­¥ ãç¨â뢠îâáï, å®âï ç áâ® íªá¯¥à¨¬¥­â «ì­ë¥ ¨áá«¥¤®¢ ­¨ï (á¬., ­ ¯à¨¬¥à, [17, 18]) ¯à®¢®¤ïâáï ¨¬¥­­® ­  ¬®«¥ªã«ïà­ë嬨襭ïå.