Заявка на конкурс в номинации: Научная работа

Автор: Ю.В. Думин (Yu.V. Dumin)

Название: Цикл работ “Физические процессы в холодной ридберговской плазме”

1. Ю.В. Думин. “Об особенностях эволюции температуры в ультрахолодной плазме”. Физика плазмы, т. 37, N^o10, сс. 919-927 (октябрь 2011г.)

2. Yu.V. Dumin. “Fine structure of the Rydberg blockade zone”. Journal of Physics B, v. 47, no. 17, article ID 175502, pp. 1-4 (сентябрь 2014г.)

Аннотация:

Данный цикл работ связан с теоретическим анализом процессов в холодной сильно-неидеальной плазме, создаваемой при лазерной ионизации высоковозбужденных (ридберговских) газов в магнито-оптических ловушках. Соответствующие экспериментальные исследования активно проводятся в последнее десятилетие в целом ряде лабораторий по всему миру.

Первая статья посвящена интерпретации необычного уравнения адиабаты холодной ридберговской плазмы: T µ V ^-a/3, где экспериментально измеренное значение коэффициента a оказывается равным 1.2 ± 0.1 » 1 вместо 2, что было бы естественно ожидать для одноатомного идеального газа [R.S. Fletcher, et al., Phys. Rev. Lett., v.99, p.145001 (2007)]. Предпринимавшиеся ранее попытки объяснить этот замедленный закон спадания температуры плазмы при ее расширении были основаны на поиске дополнительных источников энерговыделения при рекомбинации, однако они не привели к удовлетворительному согласию с экспериментом. В связи с этим, нами было предложено принципиально иное объяснение, основанное на эффекте “вириализации”, т.е. таком перераспределении кинетической и потенциальной (кулоновской) энергии в эволюционирующей сильно-неидеальной плазме, при котором сохраняется вириальное соотношение между энергиями заряженных частиц. Как аналитические, так и численные расчеты, проведенные на основе этого подхода, дали показатель адиабаты, хорошо согласующийся с экспериментальными значениями.

Вторая статья посвящена исследованию некоторых особенностей явления, так называемой, ридберговской блокады, когда возбужденный ридберговский атом создает вокруг себя локальное электрическое поле, препятствующее возбуждению других атомов в его окрестности. Этот эффект широко обсуждается в последние годы применительно к самым различным областям физики – от квантовой оптики до физики плазмы. В частности, предполагается, что ридберговская блокада может способствовать возникновению плазмы с большими значениями параметра кулоновской неидеальности (так как при этом уменьшается спонтанный нагрев, связанный со стохастизацией движения заряженных частиц). Конкретной целью работы, подаваемой на конкурс, являлось исследование тонкой пространственной структуры блокированной области. При этом было установлено, что она представляет собой не сплошной шар, как это обычно считалось ранее, а совокупность концентрических оболочек, где “блокированные” зоны перемежаются с “разблокированными”.