Томские физики-теоретики объяснили механизм электрического пробоя в вакууме

Научные сотрудники Института сильноточной электроники СО РАН (Томск) объяснили электродинамический механизм ускорения ионов в начальной стадии вакуумного пробоя. Разработанная теория позволяет не только упорядочить полученные ранее экспериментальные данные, но и решить проблему вакуумной изоляции космических аппаратов и промышленной сильноточной электроники. Катодная плазма, образующаяся за счет взрыва микроскопических неровностей катода или лазерного инициирования, расширяется с огромными скоростями, при этом аномальный характер носит само ускорение ионов. До недавнего времени это явление связывалось с формированием фазовых переходов, локализованных в областях электромагнитных и гидродинамических разрывов, или с опосредованным влиянием на ионы различной зарядности электрон-ионных и ион-ионных упругих рассеивающих столкновений. В ходе работы над проектом с помощью методов математического моделирования томские ученые смогли доказать, что на аномальное ускорение ионов на начальной стадии вакуумного пробоя главным образом влияют электрические поля, а другие факторы второстепенны и существенного воздействия на этот процесс не оказывают. Результатом нескольких лет работы физиков-теоретиков стало создание замкнутой согласованной кинетической теории, объясняющей природу разлета многокомпонентной плазмы в вакуумном разряде.

Сильные переходные магнитные поля, индуцированные ТГц-управляемыми плазмонами в графеновых дисках

Физики из Университета Дуйсбург-Эссен и их партнеры обнаружили, что крошечные листы графена могут становиться электромагнитами под действием инфракрасного излучения. Исследование опубликовано в журнале Nature Communications. Образец невидим для человеческого глаза: на поверхности размером 2х2 миллиметра расположены крошечные диски, каждый диаметром 1,2 микрометра, что составляет одну сотую ширины человеческого волоса. Они состоят из двух слоев графена — которые лежат друг на друге как блины. Их электроны свободно движутся в материале и могут подвергаться воздействию электромагнитных полей. Учёные использовали терагерцовое (ТГц) излучение с круговой поляризацией в инфракрасном диапазоне для возбуждения электронов. В ходе эксперимента генерировались магнитные поля величиной 0,5 Тесла; это примерно в 10 000 раз превышает магнитное поле Земли.

Первые экспериментальные доказательства присутствия хопфионов в кристаллах

Скирмионы представляют собой двумерные, напоминающие вихревые струны, а хопфионы представляют собой трехмерные структуры внутри объема магнитного образца, напоминающие замкнутые, скрученные струны скирмионов, имеющие в простейшем случае форму бублика. Несмотря на обширные исследования последних лет, о прямом наблюдении магнитных образований сообщалось только в синтетических материалах. Данная работа является первым экспериментальным подтверждением таких состояний, стабилизированных в кристалле пластин FeGe типа B20 с помощью просвечивающей электронной микроскопии и голографии. Полученные результаты открывают новые области экспериментальной физики: идентификацию других кристаллов, в которых хопфионы стабильны, изучение того, как хопфионы взаимодействуют с электрическими и спиновыми токами, динамику хопфионов и многое другое.

Новое понимание взаимодействия электромагнетизма и слабого ядерного взаимодействия

Группа теоретиков-ядерщиков обнаружила новый, относительно большой эффект в распаде нейтрона, возникающий в результате взаимодействия слабых и электромагнитных взаимодействий. Учёные рассчитали влияние электромагнитных взаимодействий на распад нейтронов из-за испускания и поглощения фотонов, квантов света. В состав группы входили теоретики-ядерщики из Института ядерной теории Вашингтонского университета, Университета штата Северная Каролина, Амстердамского университета, Лос-Аламосской национальной лаборатории и Национальной лаборатории Лоуренса в Беркли, и их результаты были опубликованы в Physical Review Letters.

Подтверждена эффективная теория роста волн в космосе

Команда из Нагойского университета в Японии впервые наблюдала передачу энергии от резонансных электронов к волнам свистовой моды в космосе. Их результаты предлагают прямое доказательство ранее теоретизированного эффективного роста, как это предсказывает нелинейная теория роста волн. Это должно улучшить наше понимание не только физики космической плазмы, но и космической погоды — явления, влияющего на спутники.