Наукові відділи
Найважливіші наукові результати
Архів 2010-2015
Відділ Теорії та моделювання плазмових процесів
- З метою опису фазових переходів, що супроводжуються формуванням просторово неоднорідних структур запропоновано модель скалярного поля, що включає зв'язок поля з його градієнтом. Показано, що запропонована модель забезпечує формування неоднорідного розподілу в основному стані системи. Отримано окремі розв'язки для такої моделі, які можуть бути використані для опису космологічного сценарію або розпаду спінодалей. Механічною аналогією моделі є нелінійний осцилятор, маса якого залежить від координати або для якого пружний коефіцієнт залежить від швидкості. Ця аналогія дає можливість показати існування граничних циклів, розпад нових фазових неоднорідностей.А.Г. Загородній, Б.І. Лев
- Запропоновано модель надпровідності, де енергетична щілина асимптотично прямує до нуля при збільшенні температури або магнітного поля. Формально критична температура, друге критичне магнітне поле для такого надпровідника є нескінченними. Отримано функціонал вільної енергії, побудовано теорію Гінзбурга-Ландау для такого надпровідника. Запропоновано також просту квазікласичну модель для опису електронів на поверхні рідинного гелію.А.Г. Загородній, Б.І. Лев, К.В. Григоришин, В.Б. Тимчишин
- З використанням вдосконаленої рідинної моделі метод відновних збурень застосовано до опису електростатичних мод за наявності градієнтів іонної температури. Показано, що рідинні резонанси відіграють основну роль при збудженні зональних течій. Цей механізм, як нещодавно було показано, приводить до нелінійного зсуву межі генерації таких течій і покращеного режиму утримання плазми. Важливим при цьому виявилось урахування нелінійної динаміки температури, яка впливає на тензор в'язких напруг і діамагнітні конвективні потоки. Цей ефект є найголовнішим при описові режиму покращеного утримання плазми, формування транспортних бар'єрів.А.Г. Загородній
- Розглянуто дифузію замагнічених частинок у випадковому електростатичному полі. За допомогою числових методів проаналізовано ефективність концепції підансамблів частинок в сталих полях. Розраховано статистичні характеристики підгруп частинок, що рухаються по різних еквіпотенціальних поверхнях для точнішого опису дифузійного процесу.В.І. Засенко, О.М. Черняк
- Досліджено дифузію частинок у полі хвилі з випадковими стрибками фази. Показано, що така хвиля вступає в резонансну взаємодію з більшою кількістю частинок плазми, ніж регулярна хвиля, і тому може застосовуватись для їхнього прискорення, нагрівання. Методом числового моделювання розраховано еволюцію статистичних характеристик ансамблю частинок у хвилі з різною природою стрибків фази. Виявлено істотну залежність інтенсивності нагрівання частинок від характеру стрибків фази.В.І. Засенко, А.Г. Загородній, О.М. Черняк
- Запропоновано узагальнення моделі фазових переходів на випадок урахування вищих порядків градієнту параметра порядку, що дозволяє описати формування просторово неоднорідних структур. Досліджено властивості простої моделі, що враховує зв'язок параметра порядку, його градієнта. Запропонована модель є аналогом механічного нелінійного осцилятора з масою, що залежить від координати. Отримано точний розв'язок такої моделі, який описує розподіл параметра прядка у випадку розпаду спінодалей.Б.І. Лев, А.Г. Загородній
- Досліджено нелінійні режими розвитку одновимірних параметричних нестійкостей довгохвильових ленгмюрівських збуджень у граничних випадках малих, великих значень енергії поля. Показано, що енергія іонів при насиченні нестійкостей виявляється пропорційною відношенню лінійного інкремента до власної частоти, якщо початкова енергія поля перевищує теплову енергію плазми. Встановлено, що перетин траєкторій іонів поблизу каверн густини є причиною зриву нестійкості.А.Г. Загородній, О.М. Єгоров, В.I. Карась, А.Ф. Aлісов, О.В. Болотов, В.I. Голота, І.В. Карась, І.А.Загребельний
- Досліджено перенесення замагнічених частинок в полі двовимірної турбулентності, розглянуто найбільш складний для теоретичного опису випадок довготривалих кореляцій. Запропоновано нову процедуру побудови лагранжевих кореляційних функцій, через які визначаються характеристики дифузійних процесів. На прикладі цієї ж задачі в деталях проаналізовані можливості альтернативних підходів, що розвивалися останнім часом, і які базуються на методі "декорельованих траєкторії". Порівняння з числовим моделюванням показало, що запропонований нами опис задовільно відтворює результати моделювання і є ефективнішим за існуючі методи.А.Г. Загородній, О.М. Черняк, В.І. Засенко
- Вивчено екранування порошинки в слабоіонізованій плазмі для широкого кола режимів зіткнень. Отримано значення повного заряду порошинки, розподілів електричного потенціалу, а також основних макроскопічних параметрів плазмових частинок. Для перехідного режиму зіткнень показано, що електричний потенціал має асимптотичну поведінку також кулонівського типу, пов'язану з наявністю струмів заряджання, існуванням деякого залишкового (незаекранованого) заряду порошинки.А.Г. Загородній
- Запропоновано новий підхід до статистичного опису систем з кулонівським характером взаємодії. Використовуючи методи квантової теорії поля досліджено умови формування структур в системі порошинок в слабоіонізованій плазмі, системі колоїдних частинок в конденсованих середовищах. Отримані результати добре узгоджуються з експериментом.А.Г. Загородній, Б.І. Лев
- Для визначення способу замикання ланцюжка статистично нелінійних рівнянь, що описують перенесення пасивних домішок у стохастичних полях швидкості, виконано моделювання дифузії частинок в полі ізотропної замороженої турбулентності. Запропоновано процедуру замикання, що є простішою за відомі раніше і не містить вільних параметрів. Розрахунки еволюції дисперсії частинок кількісно узгоджуються з результатами моделювання.В.І. Засенко, А.Г. Загородній, О.М. Черняк
- На основі формули Кубо розраховано статичну провідність кулонівської системи і показано, що така провідність визначається граничним значенням кореляційної функції при великих часах. Встановлено, що функція діелектричного відгуку задовольняє співвідношенням Крамерса-Кроніга з урахуванням сингулярності, пов'язаної зі статичною провідністю.А.Г. Загородній
- Сформульовано модель ізотропного турбулентного поля, що забезпечує покращену збіжність числових розрахунків. Проведено моделювання дифузії частинок в полі ізотропної турбулентності. Досліджено вплив ефектів скінченого ларморівського радіусу на дифузійність частинок. Досліджено нагрівання заряджених частинок у випадкових полях з варіацією їхньої фази. Показано, що дифузія частинок в звичайному просторі, просторі швидкостей підсилюється через варіацію фаз.В.І. Засенко
- Вивчено явище самоорганізації вихрових структур в нерівноважній замагніченій плазмі в планарній геометрії, з урахуванням рекомбінації, генерації зарядів. Моделювання виконано на основі перших принципів в рамках ланжевенівської динаміки. Було знайдено кулонівську енергію, кінетичну енергію дрейфового руху, її спектральний розподіл, досліджено внутрішню мікроскопічну структуру вихорів. Моделювання показали, що для сильних магнітних полів і при інтенсивній рекомбінації, генерації зарядів у двовимірній замагніченій плазмі утворюються стаціонарні вихрові дисипативні структури. Слід чекати, що передбачені дисипативні, когерентні вихрові структури можуть спостерігатись в таких системах як електронно-діркова плазма в напівпровідникових гетероструктурах, або інших планарних плазмових системах з дисипацією.О.В. Бистренко, Т.О. Бистренко
- Досліджено поширення поляризованого випромінювання космічного мазера в анізотропній замагніченій плазмі. Площина поляризації випромінювання космічного мазера може обертатися як в просторі з анізотропною метрикою типу Б'янки-I, так і в анізотропній замагніченій плазмі. У випадку холодної плазми ці явища описують в рамках єдиного підходу. Показано, що отримані в даному дослідженні узагальнені співвідношення можуть бути використані при безпосередніх вимірюваннях величини обертання площини поляризації випромінювання космічного мазера.С.С. Москалюк
- Розглянуто мікроскопічну фазову густину всіх можливих типів. Узагальнено процедуру отримання нелінійних рівнянь гідродинамічного типу для середніх значень такої спостережуваної. Показано, що такі рівняння можуть бути отримані, ґрунтуючись на еквівалентних рівняннях опису еволюції. Досліджено розв'язок задачі Коші для рівнянь середніх значень спостережуваної загального типу. Виконано аналіз замкнутого узагальненого рівняння гідродинамічного типу для одночастинкової функції розподілу.В.О. Штик
- Створено структуру "Українсько-англійського фразеологічного словника для фізиків", проведено порівняльний аналіз наявних лексикографічних джерел; сформовано основу українського реєстру, дібрано частину англійських відповідників українських гасел.О.Д. Кочерга
- На основі немарковського узагальнення рівняння Фокера-Планка запропоновано об'єднаний опис дифузійних процесів для довільних часів еволюції - від балістичної динаміки на малих часах до дробової (суб-, чи супердифузії ), або звичайної дифузії на великих часах. Встановлено зв'язок між немарковськими кінетичними коефіцієнтами і спостережуваними величинами (середні, середньоквадратичні зміщення). Показана можливість розрахунку кінетичних коефіцієнтів на основі рівнянь Ланжевена. Знайдено розв'язки немарковського рівняння, що описує дифузійні процеси в реальному (координатному) просторі. Отримані розв'язки добре узгоджуються з результатами теорії неперервних у часі випадкових блукань, але на відміну від останніх описують також балістичний режим еволюції.А.Г. Загородній
- Досліджено потоки частинок вздовж магнітного поля з обмеженого шару неоднорідної турбулентної плазми під впливом сильного ВЧ поля накачки. Розглянуто поведінку заряджених порошинок у плазмі під дією зовнішнього випадкового електричного поля. Зміна заряду порошинок через зіткнення з електронами, іонами плазми вважається випадковим процесом. Моделювання показало, що зміна заряду порошинок приводить до їх додаткового нагрівання. Посилення нагрівання спричинено як зростанням середнього заряду порошинки, так і його флуктуаціями.В.І. Засенко
- Досліджено можливості встановлення симетрiйних властивостей енергетичних станів в системах трьох, чотирьох частинок з нульовим кутовим моментом у стохастичних варiацiйних розрахунках без попередньої симетризації станів за координатами тотожних частинок. Виявлено, що у стохастичних варiацiйних розрахунках енергетичні спектри включають рівні всіх можливих для даної системи симетрій, якщо це дозволено суперпозицією використовуваних базисів. Запропоновано локальні, інтегральні схеми встановлення перестановної симетрії за результатами розрахунків зв'язаних станів. Показано, що для енергетичних станів квантових систем декількох частинок, нижче найнижчого порогу розвалу на підсистеми, перестановна симетрія (схеми Юнга) може бути встановлена з високою точністю. Стани ж вище найнижчого порогу розвалу, який навіть заборонений, можна розглядати лише на симетризованих відповідним чином базисах.В.М. Хряпа