Наиболее важные результаты фундаментальных исследований, полученные в институтах СПбНЦ РАН за 2008-2009 годы
Петербургское отделение Математического института им. В.А. Стеклова
2008 год
1. Построен бесконечномерный аналог меры Лебега. В частности, доказана теорема об аппроксимации бесконечномерной меры Лебега инвариантными мерами на симметрических пространствах, обобщены известные ее приложения к ряду комбинаторных задач, изучена структура этих мер. Бесконечномерная мера Лебега рассмотрена как мера, отвечающая квази-вероятностному процессу Леви, порожденная полугруппой мер на полупрямой; обнаружен новый эффект неэквивалентности малого и большого канонического ансамблей для некомпактных групп, который объясняется несовпадением преобразований Лапласа в обоих ансамблях. (А.М.Вершик, ПОМИ РАН)
2. Обоснована процедура сведения задачи факторизации матриц-функций к решению фредгольмовских уравнений. Факторизация матриц-функций позволяет получать решения ряда новых сложных задач математической теории дифракции. Используя некоторые приемы теории потенциала удалось доказать корректность классической задачи дифракции плоской волны на прозрачном клине. (В.М. Бабич, ПОМИ РАН)
2009 год
1. Получен один из самых больших прорывов в теории обратных задач геометрии: доказана граничная жесткость римановых метрик, близких к плоским, в размерностях больше двух. Теорема о минимальности двумерных финслеровых метрик без сопряженных точек обобщена на невыпуклые области. Решен вопрос об обобщении знаменитой теоремы Дворецкого на «неинтегрируемый случай»: построены контрпримеры во всех нечётных размерностях и в размерности 4, и обоснован положительный ответ для максимальной абелевой группы симметрий. (С.В.Иванов, ПОМИ РАН)
2. Доказано, что если гладкая проективная квадрика над локальным регулярным кольцом геометрического типа имеет сечение (точку) над полем частных кольца, то она имеет сечение (точку) и над самим кольцом. (И.А.Панин, ПОМИ РАН)
3. Показана сводимость проблемы локальной регулярности решений трехмерной системы Навье-Стокса к теоремам лиувилевского типа для ограниченных античных решений. Доказано, что тривиальность античного решения, полученного как предел масштабных преобразований исходного решения в окрестности данной точки, соответствует регулярности исходного решения (а нетривиальность – сингулярности). Полученные результаты применяются к исследованию особенностей решений, относящихся к так называемым особенностям «первого типа». Доказано, что осесимметричное решение с ненулевой угловой компонентой поля скоростей не может развивать особенность первого типа (Г.А.Серегин, ПОМИ РАН).
Награды и премии, полученные сотрудниками ПОМИ РАН в 2008-2009 гг.
В 2008 году академик РАН Л.Д.Фаддеев был удостоен международной премии Фонда Шао (Shaw Foundation Prize).
В 2008 году д.ф.-м.н. А.М.Вершик удостоен Исследовательской премии им. А. Гумбольдта фонда им. А. фон Гумбольдта Германской академии наук.
В 2009 г. д.ф.-м.н. А.Ю.Зайцеву присуждена премия РАН имени А.А.Маркова.
В 2009 г. д.ф.-м.н. В.А.Солонникову присуждена премия РАН имени М.А.Лаврентьева.
Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе
2008 год
1. Гигантская спиновая поляризация электронов в полупроводнике при комнатной температуре. В.К. Калевич, Е.Л. Ивченко, А.Ю. Ширяев, М.М. Афанасьев, А.Ю. Егоров, В.М. Устинов
Принципиальным требованием к создаваемым в мире устройствам спинтроники является возможность достижения и сохранения при комнатной температуре высокой спиновой поляризации электронов. Важным шагом в решении этой задачи явился фундаментальный результат, полученный в ФТИ им. А.Ф. Иоффе РАН. Суть его состоит в открытии того, что в твердых растворах GaAs1-xNx при комнатной температуре оптическая спиновая поляризация электронов достигает 90% и сохраняется дольше 1 наносекунды, превышая на порядок время спиновой релаксации свободных электронов. Установлено, что рекордно высокие значения поляризации и спиновой памяти обусловлены эффектом формирования нелинейной связанной системы свободных и локализованных спинов, в основе которого лежит спин-зависимый захват свободных электронов на глубокие парамагнитные центры и их динамическая поляризация. 2. 2. Роль динамического плазменного экранирования в кинетике сверхплотного вещества. П.С. Штернин, Д.Г. Яковлев
Для вещества нейтронных звезд плотностью в миллиард тонн на кубический сантиметр в ФТИ им. А.Ф. Иоффе РАН построена кинетическая теория с учетом динамического плазменного экранирования при обмене поперечными плазмонами. В результате кардинальным образом изменились наши представления о кинетических свойствах сверхплотного вещества: теплопроводности, вязкости и др. Полученные результаты исключительно важны для моделирования эволюции нейтронных звезд и других объектов, состоящих из вещества сверхъядерной плотности, изучение которого невозможно в лабораторных условиях.
3. Механизмы ограничения мощности полупроводниковых лазеров при высоких уровнях импульсной накачки. Г.С.Соколовский, А.Г.Дерягин, В.В.Дюделев, В.И.Кучинский, М.В.Максимов, С.О.Слипченко
Проведен комплекс исследований динамики спектров генерации лазеров на основе квантовых ям и квантовых точек при накачке импульсами тока длительностью порядка десяти - ста наносекунд и амплитудой порядка ста пороговых значений. Показано, что возникающее при высоких уровнях накачки перераспределение энергии между основными и возбужденными состояниями электронов и дырок вызывает насыщение усиления для оптических переходов между основными уровнями и полное прекращение лазерной генерации на время порядка десятков наносекунд через несколько наносекунд после первоначального включения. Влияние насыщения усиления возрастает с увеличением амплитуды импульса тока накачки, что вызывает увеличение задержки возобновления лазерной генерации и обусловливает «нетемпературный» спад ватт-амперной характеристики таких лазеров в отличие от «температурного» спада, известного для лазеров при высоких уровнях накачки в непрерывном режиме.
4. Светоизлучающие структуры на основе легированных эрбием планарных кремниевых микрорезонаторов и распределенных брэгговских отражателей. В. Г. Голубев, А. А. Дукин, А. В. Медведев, А. Б. Певцов, Н. А. Феоктистов
Разработан оригинальный метод получения планарных периодических структур на основе чередующихся слоев a-SiOx/a-Si:H, легированных ионами эрбия, который впервые обеспечил независимый контроль скорости осаждения a-SiOx/a-Si:H слоев, концентрации ионов Er3+ и профиля их пространственного распределения по толщине структуры. Обнаружено, что частотный сдвиг края фотонной зоны в область спектрального положения излучательного перехода иона Er3+ позволяет более чем на порядок увеличить интенсивность спонтанной эмиссии ионов Er3+ за счет сильного изменения плотности оптических мод в планарных брэгговских отражателях. Реализовано увеличение более чем на два порядка интенсивности фотолюминесценции ионов Er3+, находящихся в активном слое планарного микрорезонатора, по сравнению с одиночной пленкой a-SiOx(Er). Рекордное увеличение достигается в результате мультипликативного действия двух процессов – вывода излучения через резонансную моду и резонансного поглощения возбуждающего излучения в спектральной области собственных мод микрорезонаторной структуры.
5. Возбуждение когерентных магнонов и импульсное вынужденное рамановское рассеяние в магнитоупорядоченных средах. А. М. Калашникова, В. Н. Гриднев, А. В. Кимель, Р. В. Писарев
Обнаружена необычная зависимость процесса возбуждения когерентных магнонов от поляризации света при облучении субпикосекундными лазерными импульсами ферромагнетика FeBO3 Впервые построена общая феноменологическая теория явления, основанная на рассмотрении процесса импульсного вынужденного рамановского рассеяния света с участием магнонов. Теория позволила сформулировать основные закономерности наблюдаемого явления для любой магнитоупорядоченной среды.
2009
1. Гамма-спектрометрическая диагностика высокотемпературной плазмы. И.Н. Чугунов, А.Е. Шевелев, Д.Б. Гин
Решена важнейшая задача изучения высокоэнергичных ионов изотопов водорода и a-частиц в термоядерной плазме. Разработана и успешного применена оригинальная гамма-спектрометрическая диагностика ядерных реакций с участием высокоэнергичных частиц. Метод был апробирован на крупнейшем токамаке ДЖЕТ (Евроатом) при активном участии ФТИ. В настоящее время гамма-диагностика включена в список приоритетных для международного термоядерного реактора ИТЭР, а ФТИ поручена ее реализация.
2. Мощные импульсные и туннельно-связанные полупроводниковые лазеры. Н.А.Пихтин, Д.А.Винокуров, А.В.Лютецкий, А.В.Рожков, С.О.Слипченко, И.С.Тарасов
Достигнут фундаментальный предел импульсной оптической мощности, ограниченный конечной величиной времени энергетической релаксации носителей заряда в активной области. Предложен и реализован способ радикального увеличения оптической мощности импульсного полупроводникового лазера последовательной эпитаксиальной интеграцией нескольких туннельно-связанных лазерных гетероструктур. Созданы лазерные матрицы с мощностью излучения более 2.5 кВт с апертуры в 1 мм2 для оптических систем метрологии, дальнометрии, навигации и медицинской аппаратуры.
3. Эффекты ориентации химических связей на полупроводниковой гетерогранице. А.С.Гуревич, Е.Л.Ивченко, В.П.Кочерешко, М.О.Нестоклон, А.В.Платонов
В полупроводниковых квантовых ямах и сверхрешетках типа II обнаружено гигантское влияние атомарной структуры гетерограниц на оптические свойства наногетеросистем. Продемонстрировано, что в структурах с гетеропарами без общих элементов ориентация химических связей на гетерограницах приводит к высокой линейной поляризации фотолюминесценции (свыше 80%). Разработана теория этих явлений, которая позволила установить связь между макроскопическими эффектами и атомарной структурой гетерограниц.
4. Рассеяние света в низкоконтрастных фотонных кристаллах. А.В.Барышев,.Ф.Лимонов, М.В.Рыбин, К.Б.Самусев
Теоретически предсказан и экспериментально обнаружен эффект селективного переключения (hkl) запрещенных зон в многокомпонентных фотонных кристаллах (ФК). Определенная (hkl) зона может быть селективно выключена путем модуляции диэлектрических либо структурных параметров ФК. Впервые экспериментально наблюдалось новое явление: в спектрах пропускания опалоподобных ФК брэгговская полоса трансформируется из «провала» в пик. Явление обращения брэгговской полосы обусловлено интерференцией Фано между рассеянием Брэгга и рассеянием Ми. Установлена новая картина рассеяния света в низкоконтрастных ФК и предложены оригинальные принципы селективного управления световыми потоками с помощью ФК.
5. Компактные масс-рефлектроны с высоким разрешением. Н.Н. Аруев, Каратаев В.И., Пилюгин И.И.
Для экспресс-анализа водородно-гелиевых газовых смесей созданы и испытаны уникальные масс-анализаторы (масс-рефлектроны), позволяющие определять состав смесей в тритиевых технологиях с погрешностью ~0.1 %. На базе масс-рефлектронов разработаны методика определения золота в рудах с чувствительностью ≤ 5 г/тонна и электронно-лучевой способ доокисления вредного соединения SO2 , содержащегося в отходах производств, с получением ценного удобрения - сернокислого аммония.
Награды и премии, полученные сотрудниками ФТИ РАН в 2008-2009 гг.
Государственная премия в области науки и технологий - ак. Д.А.Варшалович, 2008
Премия Правительства РФ в области науки и техники - с.н.с, к.ф.-м.н. Р.Л.Аптекарь, 2008
Премия Фонда поддержки образования и науки (Алферовский фонд)-, с.н.с., к.ф.-м.н. Карачинский Л.Я., с.н.с., к.ф.-м.н. Новиков И.И., 2009
Премии имени выдающихся ученых, присуждаемые РАН:
чл.-корр. РАН Мазец Е.П. и др. - премия А.А.Белопольского РАН, 2008
ак. Каплянский А.А. и др., премия А.Ф.Иоффе РАН, 2008
с.н.с., д.ф.-м.н. Тарасенко С.А. Медаль с премией для молодых ученых РАН, 2009
Международные премии:
с.н.с., к.ф.-м.н. Новиков И.И., Премия для молодых ученых России, Европейская
академия наук (Academia Europaea), Российский клуб UK, 2008
д.т.н., профессор Андреев В.М., Humboldt Research Award, Humboldt Foundation
Germany, 2008
ст. лаб. Байрамов Ф.Б., премия 2-гоМеждународного конкурса научных работ молодых ученых в области нанотехнологий, Rusnanotech, 2009
Почетные звания
д.т.н., профессор Андреев В.М., «Заслуженный деятель науки Российской Федерации», 2008
Институт прикладной астрономии
В рамках кооперации с Международной службой вращения Земли и опорных систем координат (IERS) и Международной службой РСДБ для геодезии и астрометрии (IVS) создана новая опорная небесная система координат ICRF2. Активное участие отечественных организаций в наблюдательных программах IVS, а также методологические исследования в области определения ошибок каталогов и выбор опорных источников были использованы при разработке методики вычисления ICRF2 и составлении окончательного каталога. Созданный на основе обработки 6.5 млн. РСДБ-наблюдений, выполненных в период с августа 1979 г. по март 2009 г., каталог содержит 3414 радиоисточников, из которых 295 являются опорными и, собственно, определяют систему ICRF2. В соответствии с решением XXVII Генеральной ассамблеи МАС 2009 г. ICRF2 заменит ICRF с 2010 г. (Курдубов С.Л., Скурихина Е.А.).
На базе РСДБ-комплекса «Квазар-КВО» впервые в России реализована технология проведения радиоинтерферометрических наблюдений в режиме квази-реального времени. Передача 1-часового сеанса РСДБ-наблюдений, первичная корреляционная обработка и последующий анализ данных с целью определения Всемирного времени, занимают не более 2,5 часов. Среднеквадратическое отклонение Всемирного времени от ряда IERS05C04 для 16 проведенных в 2009 г. е-РСДБ сессий составляет 50 мкс. Оперативность и высокая точность полученных поправок к Всемирному времени позволят ГНСС ГЛОНАСС опираться исключительно на национальные источники наблюдательных данных, независимые от данных Международных служб. (Финкельштейн А.М., Сальников А.И., Безруков И.А., Суркис И.Ф.).
Создана серия численных эфемерид планет и Луны EPM, сопоставимых по точности с последней версией американской теории DE421 и превосходящих принятую в качестве международного стандарта эфемериду DE405/LE405. Эфемериды EPM построены на основе улучшенной динамической модели, в которую добавлен учет транснептуновых объектов (ТНО), и использованы новые значения масс планет и других астрономических постоянных. Получены оценки общей массы ТНО, включающей массы 21 крупнейшего ТНО, массу Плутона и массу кольца ТНО. (Питьева Е.В.).
Построена высокоточная численная теория движения астероида (99942) Apophis и определены параметры его орбиты из обработки всех имеющихся оптических и радиолокационных наблюдений. Линейным и нелинейным методами найдены параметры эллипсоида рассеяния возможных положений астероида в момент наибольшего сближения с Землей 13 апреля 2029 г. Полученные результаты находятся в согласии друг с другом и с оценками, найденными в Лаборатории реактивного движения НАСА, США и в Пизанском университете, Италия. Результаты исследования исключают возможность столкновения астероида с Землей в 2029 г. полностью, и с большой вероятностью в 2036 г. (Шор В.А., Медведев Ю.Д., Заботин А.С.).
В результате амплитудно-фазового анализа координат небесного полюса, полученных из РСДБ-наблюдений за 25 лет, обнаружены линейные тренды фазы обратной свободной нутации земного ядра, соответствующие двум значениям периода: –423.2 0.3 средних солнечных суток (до 1998 г.) и -452.40.3 суток (после 2000 г.). Показано, что с 1998 г. по 2000 г. происходило затухание и перестройка процесса колебаний, сопровождавшаяся резким изменением фазы. Полученные результаты показывают, что современная теория резонансов во вращательном движении и приливных деформациях Земли, основанная на постоянном периоде собственных колебаний земного ядра, равном 430.20.2 суток, не согласуется с многолетними РСДБ-наблюдениями и требует дальнейшего уточнения (Губанов В.С.).
Награды и премии, полученные сотрудниками ИПА РАН в 2008-2009 гг.
2008 г.
Заведующий радиоастрономической обсерваторией «Светлое» ИПА РАН д.ф.-м.н. И.А. Рахимов - лауреат премии Губернатора ЛО и СПбНЦ РАН в номинации «За достижения в области фундаментальных исследований».
2009 г.
Директор ИПА РАН член-корреспондент РАН А.М. Финкельштейн - лауреат премии Правительства Санкт-Петербурга им. А.Ф. Иоффе в области физики и астрономии.
К.т.н. Б.В. Койнашу присвоено почетное звание «Заслуженный изобретатель Российской Федерации».
К.ф.-м.н. М.А. Харинов получил научную стипендию Губернатора Ленинградской области по категории «Молодые учёные».
Главная (Пулковская) астрономическая обсерватория
На основе оригинального каталога включающего около 37000 ОВ-звезд и 97000 звезд "красного сгущения", и отличающегося высокой степенью полноты вплоть до расстояния порядка 1 кпк от Солнца, уточнена классификация звезд и найдены вариации поглощения и распределения звезд, вероятно, связанные с местным спиральным рукавом и поясом Гулда ( Г.А.Гончаров).
Развита модель космической пыли в виде ансамбля частично ориентированных сфероидальных частиц. Показано, что интерпретация кривых межзвездного поглощения и поляризации, проведенная в рамках модели, позволяет определить трехмерную геометрию магнитного поля в межзвездных облаках. Подход успешно апробирован для ряда объектов. (Вощинников Н.В - АИ СПбГУ, Ильин В.Б.- ГАО РАН)
Впервые определены величины и топология магнитных полей в аккреционных дисках в активных ядрах галактик и найдено количественное соотношение между плотностями кинетической и магнитной энергии вблизи горизонта событий сверхмассивной черной дыры. Результат получен на основе выполненных на 6-метровом телескопе САО РАН спектрополяриметрических наблюдений 7 объектов с активными галактическими ядрами. Полученные данные свидетельствуют о том, что излучение аккреционных дисков в окрестности быстро вращающихся сверхмассивных черных дыр (типа Керра) обладает более высокой степенью поляризации (ГАО РАН - Гнедин Ю.Н., Пиотрович М.Ю., Силантьев Н.А., Нацвлишвили Т.М. Булига С.Д., совместно с САО РАН).
На основе анализа оперативных астрометрических и фотометрических наблюдений астероида 2008 TC3, проведенных в ГАО РАН за 19 часов до его столкновения с Землей, получены оценки физических и динамических параметров астероида абсолютной звездной величины (31.3m±0.30m), диаметра (5.2 м) и массы (20 т) (Алешкина Е.Ю., Куприянов В.В., Девяткин А.В., Верещагина И.А., Слесаренко В.Ю., Львов В.Н., Цекмейстер С.Д.)
Создан каталог оптических характеристик около 2500 астрометрических радиоисточников OCARS (Optical Characteristics of Astrometric Radio Sources) на основе данных из баз NED, SIMBAD, HyperLeda, CATLES. В число оптических характеристик включены видимые звездные величины и красные смещения. Каталог предназначен, в первую очередь, для замены устаревшего аналогичного каталога Международной службы вращения Земли и опорных систем координат (IERS). Каталог OCARS доступен в CDS (http://cdsweb.u-strasbg.fr/cgi-bin/qcat?J/A+A/506/1477) и на сайте ГАО РАН (http://www.gao.spb.ru/english/as/ac_vlbi/).(ГАО РАН - З.М.Малкин, К.Н.Масленников, А.В.Болдычева, и САО РАН).
Награды и премии, полученные сотрудниками ГАО РАН в 2008-2009 гг:
В.П. Гринин 2008 г. - премия МАИК «Наука/Интерпериодика» (2008) за работу с соавторами «Фотополяриметрическая активность и околозвездное окружение звезды типа Т Тельца CO Ori», опубликованную в 2007 году в Aстрономическом журнале (т. 84, № 1)
Санкт-Петербургский филиал Специальной астрофизической обсерватории
Раздел: Аппаратурные комплексы и методы наблюдений
1. Новый Фурье спектроанализатор для радиоастрономических исследований на РАТАН-600. (2008 г.)
Новый цифровой Фурье спектрограф с полосой анализа 60 МГц и 2048 спектральными каналами внедрен в практику наблюдений на радиотелескопе РАТАН-600. Получение информации об исследуемом сигнале в измерениях время-частота-мощность позволяет регистрировать и анализировать сигналы, быстро изменяющихся во времени. Применение данного прибора упрощает отделение радиоастрономических сигналов от помех - регистрация широкополосного сигнала, разделенного на большое количество узкополосных участков, дает возможность исключать искажения, вносимые стабильными по частоте помехами. Наличие в регистрируемом сигнале информации о моменте регистрации позволяет исключать кратковременные широкополосные помехи искрового типа.
Авторы- А.П.Венгер, В.К. Дубрович). Совместно с ИПА РАН, АКЦ ФИАН РАН, ОАО НИИ Изотерм.
2. Новый широкодиапазонный спектральный комплекс для радиоастрономических исследований Солнца на РАТАН-600. (2009 г).
Завершено многооктавное перекрытие частотного диапазона РАТАН-600 от 0.75 до 18ГГц с частотным разрешением 1% с помощью комплекса с параллельным анализом спектра. Для исследований радиоизлучения солнечной атмосферы такой анализ реализуется впервые. В сочетании с большой эффективной площадью РАТАН-600 новая аппаратура предоставляет уникальные возможности для исследования тонкой структуры радиоизлучения солнечной короны. Реализована регистрация мгновенного спектра во всем частотном диапазоне. Регулярные наблюдения Солнца проходят автоматическую обработку и через 4 мин после наблюдений доступны на http://www.spbf.sao.ru/prognoz/.
Авторы: В.М.Богод, С.Н.Балдин, А.А.Перваков, С.Х.Тохчукова
Раздел Солнечная система
1. Спиральная структура магнитного поля в АО 0953 над стабильным пятном. (2008 г.)
Над стабильным пятном в активной области АО 0953 обнаружена двухмерная высотная структура коронального магнитного поля, силовая трубка которого распространяется вверх по спирали шириной ~ 0.4о. Магнитное поле ~600Гс находится на достаточно большой высоте в короне Солнца (до 25 тыс.км). Результат получен с использованием радиоастрономических многочастотные поляризационных наблюдений радиоисточников на РАТАН-600.
Авторы: В.М.Богод (СПбФ САО РАН) совместно Л.В.Яснов (СПбГУ)
2. Высотная структура магнитных полей в солнечных активных областях. (2009 г.)
Методами многоволновой радиоастрономии показано, что над солнечными пятнами магнитные поля напряженностью ~1000 Гс измеряются на достаточно больших высотах в атмосфере Солнца (от 10 до 25 тыс. км), что подтверждается наблюдениями в ультрафиолетовых линиях магнитных петель на космических обсерваториях. Данные противоречат общепринятым моделям магнитного поля - необходимо использовать модели для сильно структурированного и скрученного вертикального магнитного поля над пятном.
Авторы: В.М.Богод (совместно с СПбГУ)
Раздел: Радиокосмология.
1. Для радиоисточника RC J0311+0507 (z=4.515) относящегося к объектам наиболее высокой светимости (L500MHz=3*1029W/Hz) получены новые карты в интенсивности и поляризации с интерферометра MERLIN (UK) на 18 и 6 см с разрешением на порядок лучше, чем на VLA. Радио морфология показала, что это классическая DD структура с сильно ассиметричными внешними радиокомпонентами. Была уточнена масса черной дыры в центре, которая составляет ~109MO. С помощью 6 м телескопа САО получены новые оптические изображения этого объекта. Высокая радио светимость компонент при малом линейном размере этой радиогалактики требует привлечения нестандартных методов их формирования, с учетом различных вариантов мерджинга, включая варианты с двойными черными дырами .
Исполнители: Ю.Н. Парийский, О.Желенкова, А.И. Копылов, , Н.С. Соболева, А.В. Темирова, О.Верходанов, Т. Фатхулин, (СПбФСАО РАН и САО РАН) P. Tommason (MERLIN, Англия).
2. Методом численного моделирования обнаружен эффект многократного нелинейного усиления амплитуды спектральных искажений СМВ для нестационарных неравновесных условий в эпоху рекомбинации в ранней Вселенной. В частности было показано, что наибольшую чувствительность к отклонениям от равновесия (различие температур вещества и излучения, нестационарность, пространственная неоднородность) имеет интенсивность линии бальмеровского континуума (современная длина волны 400 - 600 микрон). В зависимости от конкретных параметров неравновесности нелинейное усиление может быть от одного до двух порядков относительно линейного искажения. Данный эффект открывает уникальную возможность исследовать быстропеременные процессы с малым энерговыделением в масштабах вплоть до нескольких масс Солнца. Это может дать информацию о наличии первичных черных дыр средних масс (между массой Солнца и массой ядра современной галактики), параметрах нестабильной скрытой массы, протообъектах звездных масс и процессах сопровождающих их гравитационную эволюцию.
Исполнители: В.К. Дубрович и В. Г. Романюк (СПбФ САО РАН), С.И. Грачев (СПбГУ).
Санкт-Петербургский филиал Института земного магнетизма, ионосферы и распространения радиоволн им. Н.В. Пушкова
1. При совместном сотрудничестве ЦФТПЭС, ГИ и ПГИ КНЦ РАН, СПбФ ИЗМИРАН создана портативная семиканальная цифровая измерительная станция КВВН-7, не уступающая по своим параметрам лучшим отечественным (АКФ-4) и зарубежным (LEMI) образцам измерительной аппаратуры. Аппаратура КВВН-7 прошла успешные полевые испытания в ходе проведения международного эксперимента FENICS-2009. Достигнут уникальный для мировой практики результат по дальности регистрации крайне низкочастотного сигнала (2150 км.). (д.ф.-м.н. Копытенко Ю.А., д.г.-м.н. Жамалетдинов А.А.)
2. В результате детального анализа оригинальных батиметрических и магнитометрических данных в Северной Атлантике найдены доказательства существования трех стадий эволюции хребта Рейкъянес, которые характеризуются различным режимом коровой аккреции, связанным и с различной степенью влияния Исландского горячего пятна (ГП). Определены временные интервалы каждой стадии: а) 54-40 млн. лет назад б) 40-24 млн. лет назад в) 24млн. лет назад по настоящее время. Выявлены причины изменения режима аккреции коры. (к.ф.-м.н. Меркурьев С.А.)
3. В северо-западной части Карельского мегаблока и частично в Финляндии (район Оулу) впервые, на площади порядка 80 тыс.кв.км, установлена аномалия пониженного поперечного сопротивления земной коры (109 Ом·м2 на фоне 1010 Ом·м2), обрамляющая с северо-востока область погружения границы Мохо на глубину до 50-60 км. Природа нового явления объясняется увеличением примесной проводимости в диапазоне глубин 20-40 км за счет дефектов кристаллической решетки. Установленная аномалия является единственным в мировой практике примером площадной (пространственной) оценки глубинной электропроводности литосферы с применением тензорных зондирований с мощными контролируемыми источниками на разносах до 600-700 км в частотном диапазоне 0.1÷ 200 Гц. (Участвуют ГИ КНЦ РАН, СПбФ ИЗМИРАН) (д.ф.-м.н. Копытенко Ю.А., д.г.-м.н. Жамалетдинов А.А.)
4. Анализ синоптических карт фотосферного магнитного поля Солнца за 1976-2003 гг с помощью оригинальной методики выявил устойчивую асимметрию в долготном распределении магнитных полей., тесно связанную с фазой 11-летнего солнечного цикла. Магнитные поля в приэкваториальных областях (от +40° до – 40° гелиошироты) концентрируются в окрестности долготы 180° для периодов подъема и максимума 11-летнего солнечного цикла. Для периодов спада и минимума характерна противоположная картина: концентрация полей наблюдается на долготах около 0°/360°. Показано, что снижение геомагнитных порогов в минимуме Dst-вариации на средних широтах может составлять ~(70-80) %. Это открывает доступ в магнитосферу дополнительному потоку заряженных частиц, что может привести к негативным последствиям для работы технологических систем на спутниках и к опасному для здоровья космонавтов повышению уровня радиации. (д.ф.-м.н. Тясто М.И.)
Петербургский институт ядерной физики им. Б.П. Константинова
В области физики атомного ядра и элементарных частиц
1. Новые ограничения на СР-нарушающие силы между нуклонами в диапазоне 10-4 см ¸ 1 см. Руководитель – проф. А.П. Серебров
Диапазон расстояний для взаимодействия нуклонов 10-4 см ¸ 1 см интересен тем, что он соответствует диапазону масс гипотетического псевдоскалярного бозона в так называемом аксионном окне, еще не закрытом экспериментально. Деполяризация ультрахолодных нейтронов (УХН) при хранении в материальных ловушках может быть вызвана СР-нарушающей псевдомагнитной прецессией спина нейтрона вблизи поверхности неполяризованного вещества. Исходя из экспериментальных пределов на минимальные значения деполяризации УХН, установлены новые ограничения на произведение безразмерных скалярных и псевдоскалярных констант  и параметр  обменного взаимодействия нуклонов посредством промежуточной псевдоскалярной частицы с массой  :  2.96×10-21 см2 для 10-3 см < <1 см; 3.9×10-22 см2 для 10-4 см<<10-3 см. В диапазоне 10-1 см ¸ 1 см новые ограничения на 4-5 порядков лучше предыдущего ограничения.
Рис. 1 – ранее установленный предел при изучении гравитационных уровней с помощью УХН; 2 – деполяризация УХН (эта работа); 3 – статистическое ограничение метода псевдомагнитной прецессии в магнитно-резонансном спектрометре; 4 – ограничение из экспериментов с ртутными магнетометрами.
2. Обнаружение макроскопических квантовых эффектов при хранении нейтронов в магнитной ловушке. к.физ.-мат.н. В.Ф.Ежов.
При движении нейтронов в периодических магнитных структурах в виде каналов происходит значительное усиление квантовых эффектов, и они приобретают макроскопические масштабы. Для изучения этих эффектов была создана периодическая магнитная структура с использованием постоянных магнитов и градиентом 2.8 Т/мм (рис.1). Исследование этой системы проведено на пучке ультрахолодных нейтронов реактора Института Лауэ-Ланжевена. Впервые обнаружено макроскопическое квантование траекторий движения нейтрона в магнитном канале, стенки которого образованы градиентом магнитного поля квадрупольного типа. Результаты согласуются с квантово-механическим расчетом (рис.2).
Рис. 1. Распределение магнитного поля в канале.
Рис.2. Скорость счета нейтронов в зависимости от ширины канала. Красные точки с ошибками – экспериментальные данные, гистограмма – расчет.
3. Исследование свойств кварк-глюонной материи в ядерных столкновениях в эксперименте ФЕНИКС. Руководитель от ПИЯФ РАН – профессор В.М.Самсонов, Отделение физики высоких энергий ПИЯФ РАН
В 2008 году в эксперименте ФЕНИКС на коллайдере RHIC (БНЛ, США) с участием российских физиков из ПИЯФ РАН завершен анализ измеренных с высокой точностью инклюзивных дифференциальных сечений рождения 0-мезонов, дифференциальных эллиптических потоков -мезонов и (анти)дейтронов в p+p и Au+Au столкновениях при энергиях сталкивающихся ионов 100 ГэВ/нуклон в области поперечных импульсов до 20 ГэВ/с. Обнаружено, что степень подавления выхода 0-мезонов остается постоянной в области импульсов больших 5 ГэВ/с и возрастает с увеличением центральности ядро-ядерных взаимодействий. Наиболее вероятным объяснением обнаруженного эффекта являются энергетические потери партонов, движущихся в плотной, горячей сильновзаимодействующей партонной среде, характеризуемой высокой начальной глюонной плотностью (dNg/dy ~ 1400) и плотностью энергии (0 ~ 20 ГэВ/фм3). Доминирование такой партонной среды с ярко выраженными коллективными свойствами подтверждается универсальностью масштабирования эллиптического потока с числом составных кварков в адроне, обнаруженной из сравнения впервые измеренных дифференциальных эллиптических потоков -мезонов и (анти)дейтронов с аналогичными данными для и K - мезонов.
Рис.1. Факторы ядерной модификации RAA для различных адронов и прямых фотонов в центральных Au+Au столкновениях при энергии  = 200 ГэВ. В области промежуточных импульсов 2-5 ГэВ/с наблюдается различное подавление выхода адронов. В области импульсов > 5-7 ГэВ/с выход всех адронов одинаково подавлен приблизительно в 5 раз. Выход прямых фотонов не подавлен.
Рис.2. (а) Эллиптический поток адронов v2 в зависимости от поперечной кинетической энергии kET для полуцентральных (20-60%) Au+Au столкновений при энергии = 200 ГэВ. (b) Универсальность скейлинга v2 при учете числа валентных кварков в адронах.
В области физики конденсированного состояния
4. Новый класс антикиральных магнетиков. Руководитель – профессор В.П.Плахтий, Отделение нейтронных исследований ПИЯФ РАН
Доказано существование нового класса антикиральных магнетиков. С помощью неупругого рассеяния поляризованных нейтронов обнаружены киральные флуктуации в парамагнитной фазе YMnO3 (рис. 1), имеющего при низкой температуре треугольную антиферромагнитную структуру (рис. 2). До сих пор этот класс магнетиков не изучался ни теоретически, ни экспериментально. Принципиальное отличие от киральных магнетиков, исследованных нами ранее и имеющих ненулевую киральность С, состоит в том, что элементарная ячейка YMnO3 содержит две тройки атомов Mn (уровни z = 0 и 1/2 на рис. 2), магнитные моменты которых вращаются (киральность) против и по часовой стрелке при движении вдоль волнового вектора k, т.е. суммарная киральность С = 0. Таким образом, расширен киральный класс универсальности.
Рис.1. Разностная кривая для двух поляризаций нейтронов.
 
Рис.2. Магнитная структура YMnO3. k - волновой вектор.
5. Электронно-легированные перовскитные манганиты и колоссальное магнитосопротивление. Руководитель – доктор физ.-мат. наук А.И.Курбаков, Отделение нейтронных исследований ПИЯФ РАН.
В результате исследования электронно-легированных Sm0.1Ca0.9−xSrxMnO3 перовскитных манганитов комбинацией порошковой нейтронной и рентгеновской дифракции с измерениями намагниченности (в статических или импульсных магнитных полях), магнитной восприимчивости и удельного сопротивления, продемонстрировано, что в Mn+4 обогащенных манганитах свойства магнитосопротивления могут быть оптимизированы химическим давлением. Управление размером ионных радиусов в A-позиции позволяет управлять конкурирующими основными состояниями, природой фазового разделения и, в принципе, количеством ферромагнитной фазы, что полезно для максимизации эффекта колоссального магнитосопротивления и обеспечивает альтернативный путь к его оптимизации без изменения валентности Mn.
Рис. Параметры (левая y-ось) и объем элементарной ячейки (правая y-ось) от концентрации Sr (x); врезка: параметр разброса в размерах А-катионов (2 = xiri2- <rA>2) от среднего размера А-катиона <rA> для Sm0.1Ca0.9-xSrxMnO3 серии.
В области методических исследований и создания новых экспериментальных установок
6. Ввод I-го пускового комплекса научно-исследовательского реакторного комплекса ПИК.
Завершены строительно-монтажные работы, выполнен комплекс наладочных работ и испытаний на технологических системах, необходимых для проведения критических экспериментов на реакторе ПИК (физический пуск).
Структура первого пускового комплекса реактора ПИК.
В области Молекулярной и радиационной биофизики
1. Изучение связывания биоорганических соединений с различными линиями раковых клеток с использованием радиоактивных меток для разработки способов диагностики онкологических заболеваний. Авторы: к.б.н. М.В.Филатов, к. х. н. Г.А.Багиян.
Разработаны простые и удобные способы синтеза биологически активных соединений, меченых изотопом I-125, в том числе иодурацил, иодфенилаланин и иодфолиевая кислота. Эти препараты были использованы в опытах с клеточными культурами по включению их в различные опухлевые клетки. Наиболее эффективно связывалась с раковыми клетками иодфолиевая кислота, меченая изотопом I-125, которая почти в 500 раз более охотно включалась в раковые клетки по сравнению с нормальными. Это открывает перспективы для диагностики опухолей, и, возможно, их терапии.
2. Рациональный компьютерный дизайн комплексов α-галактозидаз с определенными субстратами для сайт-направленного мутагенеза фермента с целью получения заданных продуктов трансгликозилирования. Авторы: к.ф.-м.н. М.Г.Петухов, к.б.н. А.А.Кульминская.
Методами «жесткого» и «гибкого» докинга выявлены предпочтительные ориентации олигосахаридов вблизи активного центра альфа-галактозидазы из Thermotoga maritima, что позволило определить аминокислотные остатки, участвующие во взаимодействии «фермент-лиганд». Предложены следующие мутации фермента, способные вызвать изменение региоспецифичности α-галактозидазы в реакции трансгликозилирования: Pro402Asp, Gly385Leu, Trp85Tyr, Phe328Ala, Phe194Lys, Leu195Cys. Проведена экспериментальная проверка расчетов методом сайт-направленного мутагенеза. Обнаружен и охарактеризован мутант, Phe328Ala, региоспецифичность которого существенно изменена по сравнению с ферментом дикого типа.
3. Роль АВСА1 транспортера в развитии атеросклероза. Авторы: д.б.н. А.Л.Шварцман, к.б.н. Т.И.Родыгина.
Изучена роль вариантов гена ABCA1 и уровень экспрессии гена ABCA1 на обмен антиатерогенных ЛПВП. Анализе 5’-фланкирующей области гена ABCA1 методом SSCP анализа и прямого секвенирования среди пациентов с атеросклерозом, подтвержденный при ангиографическом исследовании выявил генетические варианты, ассоциированные с с атеросклерозом. Одновременно обнаружено снижение уровня мРНК АВСА1 в лейкоцитах в группе больных с атеросклерозом по сравнению с контрольной группой. Показано, что уровень экспрессии гена АВСА1 в лейкоцитах влияет на предрасположенность к развитию атеросклероза у человека и может являться одним из факторов риска развития атеросклероза.
Награды и премии, полученные сотрудниками ПИЯФ РАН в 2008-2009 гг:
</1>
|
