Автореферат (1143483)

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла

На правах рукописиМАКАРОВ Дмитрий НиколаевичНеупругие процессы при взаимодействииполей тяжёлых ионов и ультракороткихимпульсов электромагнитного поля сатомными системами01.04.02. - Теоретическая физикаА В Т О Р Е Ф Е РАТдиссертации на соискание учёной степенидоктора физико–математических наукСанкт-Петербург - 2018Работа выполнена в центре теоретической физикии на кафедре фундаментальной и прикладной физики ФГАОУ ВО«Северный (Арктический) федеральный университет имени М.В. Ломносова»Научный консультант - Матвеев Виктор Иванович, доктор физико–математических наук, профессор, главный научный сотрудник центра теоретической физики ФГАОУ ВО «Северный (Арктический) федеральный университет именит М.В. Ломоносова», г.

Архангельск.Официальные оппоненты:Астапенко Валерий Александрович, доктор физико–математических наук, профессор, главный научный сотрудник кафедры радиотехники и прикладной информатики ФГАОУ ВО «Московский физико-технический институт (государственный университет)», Московская область, г. Долгопрудный.Ипатов Андрей Николаевич, доктор физико–математических наук, профессор кафедры физики и технологии наногетероструктур ФГБУ ВО и науки«Санкт-Петербургский национальный исследовательский Академический университет Российской Академии наук», г. Санкт-Петербург.Нефедов Андрей Владимирович, доктор физико–математических наук, ведущий научный сотрудник ФГБУ «Петербургский институт ядерной физикиим. Б.П.

Константинова», г. Санкт-Петербург.Ведущая организация - Лаборатория теоретической физики им. Н.Н. Боголюбова «Объединённый институт ядерных исследований», Московская область, г. Дубна.Защита состоится «26» сентября 2018 года в 16:00 часов на заседании диссертационного совета Д 212.229.29, созданного на базе ФГАОУ ВО «Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого», по адресу: Россия,г. Санкт-Петербург, ул.

Политехническая д. 29.С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке и на сайте «Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого» www.spbstu.ru.Автореферат разослан «»Учёный секретарь диссертационногосовета Д 212.229.29, доцент, к.ф.-м.н.2018 годаЕрмакова Н.Ю.3Общая характеристика работыАктуальность темы исследования. Во многих случаях для теоретических и экспериментальных исследований интерес представляют разнообразныепроцессы, сопровождающие взаимодействие электромагнитных полей, в томчисле полей заряженных частиц, с различного рода одноатомными и многоатомными объектами. Рост интереса к физике ультракоротких импульсов связан не только с современными тенденциями на создание более мощных лазерови методов генерации ультракоротких импульсов, но и с прогрессом в техникеускорителей тяжелых ионов, поскольку поля, создаваемые релятивистскими иультрарелятивистскими заряженными частицами, близки по своим свойствамк полю световой волны [1]-[5].

Например, в экспериментах [6] поле иона уранаU 92+ с энергией 1 ГэВ/нуклон интерпретировалось как сверхинтенсивный импульс (I > 1019 Вт/см2 ), длительностью τ ∼ 10−18 сек. Аналогично исследованию взаимодействия полей высокозарядных ионов с многоатомными системами,актуальна задача по исследованию взаимодействию ультракоротких импульсовэлектромагнитного поля (аттосекундные импульсы) с такими системами. Такие процессы могут дополнить рентгеноструктурный анализ возможностямиспектроскопии с высоким временным разрешением, связанной, в том числе, саттосекундной спектроскопией и аттосекундной метрологией. Обычно аттосекундная физика использует в качестве мишеней сравнительно простые объектыи расширение (на наноструктуры, многоатомные системы, динамические системы) объектов исследования представляется необходимым и лежащим в руслеразвития теорий в физике ультракоротких процессов.Столкновительные эксперименты с участием релятивистских и ультрарелятивистских многозарядных ионов представляют собой дополнительную возможность исследования поведения вещества в сверхсильных ультракороткихэлектромагнитных полях.

Сечения неупругих процессов в столкновениях такого типа довольно велики и поэтому такие исследования интересны и в прикладном плане. Значительный прогресс в технике эксперимента достигнутый впоследнее время в области исследований столкновений релятивистских и ультрарелятивистских тяжелых ионов с атомами, молекулами и ядрами связан сиспользованием ускорителей тяжелых ионов в ряде научных центров России иза рубежом.

В экспериментах исследуют столкновения тяжёлых ионов, как теоретически, так и экспериментально, например, в Германии (GSI-Darmstadt, TSR4- Heidelberg), ЦЕРНе, Америке (RHIC - BNL), Канаде (TRIUMF), Китае (INR Langou), Швеции (CRYRING - Stocholm),Франции(GANIL), Японии (RIKEN Saitama) и в России (Объединенном институте ядерных исследований). Современное развитие теории торможения быстрых заряженных частиц во многомнаправлено на описание ситуаций, связанных с усложнением структуры, какснарядов, так и мишеней [7]-[9].

Выбор быстрых высокозарядных структурныхионов в качестве снарядов и использование многоатомных мишеней приводятк качественно новой физической картине столкновений. Это приводит появлению эффектов, отсутствующих или пренебрежимо малых в случаях полностьюободранных ионов и одноатомных мишеней. Кроме того, при использованиимногоатомных мишеней, таких как многоатомные молекулы, кластеры и наночастицы, в процессы потерь энергии и обдирки вносят заметный вклад эффекты многократных столкновений, последовательное описание которых возможно лишь непертурбативными методами [10].

Поэтому в случаях столкновенийс многоатомными мишенями, в процессы потерь энергии и сечений обдиркиионов вносят вклад эффекты ориентации молекулы-мишени относительно направления движения снаряда. Для учета влияния, на процессы многократнойобдирки тяжёлых ионов, ориентационных молекулярных эффектов, необходиморазвитие новых, непертурбативных теорий, не связанных с теорией возмущений. Известно, что теория возмущений применима, если выполнено неравенствоZ/v 1, где Z — заряд иона, v — относительная скорость столкновения, здесьи везде ниже используются атомные единицы. При использовании же ионоввысоких зарядов Z 1 теория возмущений неприменима, поскольку даже приv 1 часто оказывается, что Z/v ≥ 1.Известно, что помимо обдирки иона на различных мишенях важной характеристикой прохождения иона через вещество является ионизационные потери энергии и флуктуации ионизационных потерь энергии (straggling) [11]-[15].Эти характеристики, при прохождении лёгких ионов через вещество, изученыдостаточно хорошо, но при прохождении тяжёлых ионов возникают трудности,связанные с непертурбативным рассмотрением таких процессов [14].

Поэтомунеобходимы такие непертурбативные теории, которые дополнят известную теорию Бете-Блоха для потерь энергии и теорию Титейка для флуктуации энергетических потерь. Следует сказать, что если согласие теории и экспериментадля потерь энергии, в случае тяжёлых ионов, составляет несколько десятков5процентов, то в случае флуктуации энергетических потерь эти отличия могутдостигать нескольких сотен и даже тысячи процентов [14]. Поэтому исследование этих характеристик актуально в настоящее время. Кроме того, теорий,удовлетворительно описывающие потери энергии и флуктуации потерь энергиипри скоростях иона сравнимых с атомными, нет в настоящее время и обычнопользуются полуэмпирическими формулами [13].

Также следует сказать о поляризационной поправке к теории торможения быстрых заряженных частиц(поправка Баркаса), которая в настоящее время изучена достаточно хорошодля лёгких ионов и скоростей иона много больше атомных v >> 1 [13, 16]. Дляскоростей сравнимыми с атомными v ∼ 1 эта поправка изучена плохо. Хотяесть теории и подходы, которые могут считать эту поправку при v ∼ 1, но ониоснованы на сложных численных расчётах для простейших атомов [13].

Поэтому поиск этой поправки в случае скоростей иона v ∼ 1 и сложных атомов безиспользования численных расчётов актуален в настоящее время и этим занимаются большое количество исследователей в России и за рубежом. Следует сказать, что исследование неупругих процессов при взаимодействии аттосекундных и меньших длительности импульсов осложняет тот факт, что дипольноеприближение уже не корректно применять. Кроме того, если поля достаточносильные необходимо учитывать и магнитную составляющую электромагнитного импульса. Точное решение уравнения Шредингера, для таких импульсов,является актуальной задачей и может привести к появлению ранее не изученных закономерностей в неупругих процессах.Цель работы заключается в развитии теорий по расчётам неупругихпроцессов при взаимодействии полей тяжёлых ионов и импульсов электромагнитного поля с многоатомными и динамическими системами.

Проведении наоснове развитых подходов расчётов неупругих процессов, активно исследуемыхв настоящее время теоретически и экспериментально.Задачи работы :1. Развитие непертурбативной теории многократной обдирки (ионизации) снарядов при столкновениях быстрых тяжёлых структурных ионов с нейтральными молекулами и наночастицами. Проведении на основе развитой теориирасчётов неупругих процессов.2. Развитие теории по расчёту потерь энергии и флуктуации потерь энергии6при прохождении структурного высокозарядного иона через вещество, используя приближение эйконала.3. На основе модельных методов развить теорию по расчёту потерь энергии,флуктуации потерь энергии, а также поляризационной поправки для высокозарядных ионов и скоростей иона близким к атомным.4.

Характеристики

Тип файла PDF

PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.

Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.

Список файлов диссертации