НОВАЯ ФИЗИКА В ТЕОРИИ И НА ПРАКТИКЕ

Изучено влияние первичных чёрных дыр на развитие крупномасштабной структуры Вселенной - связь массы чёрных дыр, являющихся зародышами образования галактик, со свойствами этих галактик. Рассчитана вероятность образования первичных черных дыр в ранней Вселенной на инфляционной стадии за счет модифицированного механизма бариогенезиса Аффлека и Дайна. Представлены аргументы, что значительное число черных дыр, наблюдаемых в современной и молодой Вселенной, при красном смещении порядка десяти, являются первичными и могут быть зародышами формирования галактик, объясняя их формирование при возрасте Вселенной около 500 миллионов лет, а также и в нашу эпоху. Приведены аргументы в пользу подобной альтернативной теории формирования галактик. Разработан новый программный пакет, моделирующий процесс регистрации ШАЛ (широких атмосферных ливней) совместно установками Tunka-Grande, TAIGA-Muon и TAIGA-HiSCORE. Также был разработан метод идентификации событий ШАЛ от протонов и тяжелых ядер на основе метода машинного обучения. Проведены проверки работоспособности трех ранее установленных регистрирующих станций TAIGA-Muon. Обнаружено, что из-за высокого уровня грунтовых вод подземные счетчики 1 станции вышли из строя. Разработана новая конструкция сцинтилляционного детектора на основе пластин размером 500х500х50 мм. Детектор протестирован, получен сигнал 130 фотоэлектронов при регистрации космических мюонов. Проведены подготовительные работы для начала производства детекторов второй партии. Исследована процедура выравнивания амплитуды сигнала при сборке детектора. Выработаны рекомендации по выбору длины масок. Измерена средняя вариация амплитуды сигнала в счетчике. Предложен и осуществлен переход на современную технику регистрации при исследованиях газодинамики сверхзвуковых струй. В качестве детектора излучения использован ручной сканер изображения, представляющий собой линейку фотодатчиков. Считывание информации осуществляется в режиме on-line на микро-SD-карту. Таким образом, формируется файл с цифровыми данными, которые могут быть представлены как в виде изображения светящегося объекта, так и в виде графиков изменений плотности для выбранной координаты. Представлены модельные экспериментальные исследования, включающие исследования поля течения одиночной струи, параметров течения блочной струи, параметров течения струи модельного сопла с воспроизведением на срезе сопла значения относительного импульса газа, реализуемого у натурного сопла, при истечении в вакуум и/или сильно разреженную среду. Показано, что возможно экспериментальное моделирование процессов истечения сверхзвуковых струй натурных космических объектов на малогабаритных лабораторных вакуумных установках, подобных созданной в Новосибирском государственном университете. Истечение газов и газовых смесей при высокой температуре (как, например, из двигателя космического аппарата) представляет собой течение, состоящее из множества отдельных частиц, атомов и молекул, в некоторых случаях вступающих в химические реакции непосредственно в потоке. Однако истечение «холодных» газов может быть сопряжено с процессом конденсации частиц. Связываемые в кластер силами Ван-дер-Ваальса, частицы способны кардинально изменить массовое и скоростное распределение в потоке, а также исказить форму, структуру и параметры формируемого потока. Для изучения влияния конденсации на газодинамику струй, их форму и структуру экспериментально исследованы особенности процесса излучения аргона в смеси с молекулярными и атомарными добавками в конденсирующихся сверхзвуковых струях. В определенном диапазоне давлений, различном для разных составов смесей, зафиксировано аномальное увеличение интенсивности излучения на отдельных линиях атомарного аргона. Установлено, что причиной аномалии является высокоэффективный молекулярно-кластерный механизм селективного возбуждения отдельных уровней атомов аргона, отсутствующий в неконденсирующихся струях и ослабевающий на стадии образования крупных кластеров. Рассмотрены и обсуждены основные каналы передачи энергии. На основе полученных данных предложена эмпирическая модель процесса возбуждения – излучения. Представлены результаты использования полученных научных данных для практических приложений по применению кластерно-ионных потоков для обработки поверхностей твердых тел на наноуровне, а также получения нанопорошков в реакторе сжатия – расширения.