Предложена и реализована методика анализа скоростного распределения электронов в винтовых пучках мощных релятивистских гирорезонансных приборов, основанная на сепарации различных фракций электронов в адиабатически нарастающем магнитном поле. Методика позволяет получать данные о разбросе поперечных скоростей электронов и питч-факторе в области существенно релятивистских энергий, где традиционный электростатический метод непригоден. (ИПФ РАН)
Созданы планарные автоэлектронные эмиттеры на основе однослойных и многослойных углеродных нанотрубок со свойствами, позволяющими использовать их в вакуумных СВЧ приборах, люминесцентных источниках света и других вакуумных электронных приборах. (ИРЭ РАН, КФТИ КазНЦ РАН, ИПХФ РАН)
При изучении процесса инициирования вакуумного пробоя под действием импульсов напряжения пикосекундной длительности установлено, что при взрыве микроострий на катоде достигается такая величина электрического поля, при которой прозрачность потенциального барьера равна единице для всех электронов, вплоть до дна зоны проводимости. Это позволяет получать максимально возможную плотность тока автоэлектронной эмиссии при данных условиях. (ИОФАН, ИЭФ УрО РАН)
Акустика. Разработан и апробирован метод модуляционно-модовой нелинейной акустической томографии для определения местоположения трещин в твердых телах, основанный на измерении коэффициента модуляции высокочастотной акустической волны низкочастотными осцилляциями для разных собственных мод образца. Он может найти применение в неразрушающей диагностике различных конструкций. (ИПФ РАН)
В исследованиях эффекта обращения волнового фронта (ОВФ) второй гармоники сфокусированной ультразвуковой волны обнаружена эффективная ретрофокусировка обращенного пучка. Проанализированы возможности использования эффекта селективного ОВФ гармоник в акустоскопии и неразрушающем контроле. (ИОФАН)
Создано уникальное техническое средство для исследования акустических полей в морских условиях, которое включает процессорное устройство, встраиваемое непосредственно в гидрофон, и цифровую антенну, работающие в реальном масштабе времени, что позволяет решать задачи акустики мелкого моря с полным перекрытием приемной апертурой глубины волноводаю (ИПФ РАН)
Разработана методика конструирования акустического теплового насоса, обеспечивающая максимальную эффективность электротеплового преобразования за счет оптимального электромеханического и механоакустического согласований. (АКИН)
Сформулирована обратная задача восстановления глубинной температуры объекта при корреляционном приеме теплового и акустического излучения. Предложен вариант восстановления глубинной температуры с помощью линейных фазированных решеток без использования данных о коэффициенте поглощения. (ИРЭ РАН)
В рамках численного и натурного экспериментов исследованы особенности дальнего распространения низкочастотных узкополосных звуковых сигналов в придонном акустическом канале со случайными неоднородностями, обусловленными внутренними волнами и шероховатым дном. Показано, что в придонном канале, типичном для Баренцева моря и обладающем специфическими дисперсионными свойствами, к тому же характеризующимся сильным затуханием звука, возможно выделение составляющих сигналов лишь нескольких нормальных волн. (ИОФАН)
Численными методами выявлен эффект когерентной кластеризации звуковых лучей в случайно-неоднородном океаническом волноводе, позволяющий объяснить особенности временных фронтов в натурных экспериментах по сверхдальнему распространению звука в северо-западной части Тихого океана. (ТОИ ДВО РАН)
Физика плазмы
Показано, что при больших тороидальных магнитных полях происходит структурная перестройка турбулентности, ответственной за аномальный перенос плазмы на периферии токамака. Найден новый вид плазменных возмущений, которые могут быть ответственны за спонтанную генерацию неоклассических тиринг-мод и ограничивать предельное давление плазмы в токамаке. (РНЦ «КИ»)
На токамаке ФТ-2 в экспериментах по микроволновому рассеянию назад из области верхнего гибридного резонанса зондирующей волны обнаружен гигантский доплеровский сдвиг рассеянного излучения на 1-2 МГц. Эффект может быть использован для разработки локальной диагностики вращения плазмы в тороидальных ловушках, отличающейся высокой точностью. (ФТИ РАН)
Обнаружен эффект коллективного нагрева ионов на установке ГОЛ-3, возникающий при взаимодействии сильноточного пучка релятивистских электронов с плотной (1021 м-3) плазмой, удерживаемой в многопробочной магнитной ловушке. Достигнута ионная температура свыше 1 кэВ при времени удержания энергии около 0,5 мс. (ИЯФ СО РАН)
На сферическом токамаке «Глобус-М» при дополнительном нагреве плазмы пучком нейтральных частиц – атомов дейтерия с энергией 24 кэВ и мощностью 0,3 МВт – зафиксирован двукратный рост ионной температуры, рост плотности плазмы на 40% и увеличение тока разряда. Не обнаружено деградации энергетического времени жизни, что свидетельствует о хорошей термоизоляции плазмы. (ФТИ РАН)
Изучен турбулентный нагрев основной массы ионов для плазмы с тяжелыми и легкими ионами с учетом влияния динамической поляризуемости плазмы на вероятность индуцированного рассеяния волн на ионах. Показано, что это влияние приводит к более быстрому нагреву тяжелых ионов и несколько более медленному - легких ионов. (ФИАН)
Обнаружено существенное влияние микроструктуры малоплотного материала (пенные среды, пористые материалы с беспорядочным распределением тонких нитей) на параметры и поведение плазмы, образующейся внутри облучаемых лазером образцов, а именно, на размеры образующейся области горячей плазмы, скорость и эффективность энергопереноса в глубь мишени. (ГНЦ РФ ТРИНИТИ)
Предложен и реализован локальный бесконтактный оптический метод измерения величины и направления магнитного поля в плазме, основанный на когерентном пленении населенности в среде возбужденных атомов или ионов. Метод применим для значений магнитного поля от десятков гаусс до нескольких тесла в широком диапазоне параметров плазмы - от термоядерной до газоразрядной низкого давления. (ИПФ РАН)
С помощью меридиональной цепочки из 6 наблюдательных пунктов, в том числе на борту научно-исследовательского судна в акватории Баренцева моря, общей протяженностью 1700 км, выполнена непрерывная и детальная радиотомография распределения электронной плотности ионосферы от субавроральной области до полярной шапки. Выявлена сложная структура ионосферы даже при спокойных геофизических условиях. (ПГИ РАН)
Астрономия. Исследования космического пространства
Строение и эволюция Вселенной. По измерениям на 6-метровом телескопе БТА, космическом телескопе им. Хаббла и на 100-метровом радиотелескопе Института радиоастрономии им. Макса Планка изучено пространственное расположение 450 галактик в пределах до 10 Мегапарсек. В местной Вселенной выявлены большие объемы пространства, полностью свободного от галактик. При этом светимость вещества и плотность водородной массы в наших окрестностях оказались в 1,5-2 раза выше их средних значений во Вселенной, а локальная плотность барионной массы составляет всего 2 % от критической плотности Вселенной. Это значение в 2 раза меньше средней барионной плотности в соответствии с теорией нуклеосинтеза (т.н. «местный парадокс барионной массы»). (САО РАН, Астрономическая обсерватория Киевского национального университета, Украина, Институт радиоастрономии им. Макса Планка, Германия)
В спектрах квазаров различного возраста, соответствующего их пространственному удалению, обнаружено изменение систем линий поглощения различных молекул с квазипериодической временной структурой на масштабе 500±200 млн. лет.
По наблюдениям на 8-метровом телескопе VLT ESO для квазара Q 1232+282 определены лучевые концентрации молекулярного водорода (H2) и изотопного (HD). Исследован процесс рекомбинации первичной водородной плазмы при различных значениях космологических параметров; выполнено теоретическое исследование механизмов образования и разрушения молекул в ранние космологические эпохи. Детально исследована сверхтонкая структура вращательных переходов в молекуле орто-воды, которые соответствуют наиболее мощным космическим мазерам на больших космологических расстояниях. (ФТИ РАН)
В рамках эффективной теории гравитации предложено решение проблемы космологической постоянной, которая зависит от состояния физического квантового вакуума. Если вакуум находится в полном равновесии, она тождественно равна нулю; при отклонении от равновесия космологическая постоянная пропорциональна плотности энергии возмущения. При наличии квазичастиц космологическая постоянная имеет порядок плотности энергии материи. (ИТФ РАН)
По теоретическим исследованиям динамики гравитационно-связанных мелкомасштабных сгустков темной материи на ранних стадиях эволюции Вселенной получена остаточная функция масс таких сгустков в гало нашей Галактики. Показано, что около 0.1 % сгустков для всех диапазонов масс до настоящего времени не подвергаются приливному разрушению, а излучение от их аннигиляции может вносить существенный вклад в наблюдаемый космический фон. (ИЯИ РАН)
Структура галактик. Показано, что для большинства галактик масса темного гало в пределах радиуса галактики сопоставима или превышает массу диска, а отношение массы к светимости связано с показателем цвета звездного населения. Для линзовидных галактик слабое звездообразование в современную эпоху, по-видимому, связано с предшествующим динамическим разогревом диска и быстрым исчерпанием газа в диске. Для галактики NGC 2681 на 6-метровом телескопе БТА получена кривая вращения звездного компонента вплоть до расстояний 0.5 килопарсек от центра и определена ориентация внешнего диска галактики. (ИНАСАН, САО РАН)