Новая физика в теории и на практике

Исследования проводились по двум направлениям: Астрофизика и Газовая динамика. «Астрофизика» С помощью разработанной программы моделирования регистрации широких атмосферных ливней системами установки TAIGA были исследованы параметры идентификации типов первичных космических частиц при энергиях порядка 1 ПэВ. Было показано, что совместное использование данных с различных систем установки заметно повышает эффективность определения типа начальной частицы. Для идентификации типа начальной частицы предложен метод на основе машинного обучения. Получены оценки возможных эффективностей идентификации типов первичных частиц: эффективность идентификации легких ядер (протоны и гелий) достигает 90%, при этом эффективность выделения группы ядер CNO и ядер Fe не опускается ниже 30%. «Газовая динамика» Активные работы по исследованию космического пространства космическими аппаратами положили начало интенсивному развитию комплексов наземного моделирования космических процессов. Опыт, накопленный в Институте теплофизики СО РАН коллективом под руководством академика РАН А.К. Реброва, был использован при создании университетского лабораторного комплекса вакуумных газодинамических установок в Новосибирском государственном университете. Отличительной особенностью вузовских исследований является ограничение масштабов экспериментальных установок и активное привлечение к работам студентов и аспирантов. Экспериментальная база для этих исследований в Отделе прикладной физики НГУ продолжает активно развиваться в настоящее время. Созданы малогабаритные вакуумные лабораторные стенды, оснащенные средствами вакуумной откачки и уникальными измерительными приборами для исследований в области динамики разреженных газов, моделирования процессов истечения струй космических аппаратов в открытом космосе. Наиболее применимым для достижения целей моделирования на лабораторных стендах сверхзвуковых струй из сопел и сопловых блоков является использование электронного разряда. В работе приведены результаты применения электронно-пучковой диагностики для изучения процессов в бурно развивающемся направлении формирования Ван-дер-Ваальсовых кластеров при истечении сверхзвуковых недорасширенных газовых потоков. Космическое пространство как среда низкого давления обуславливает технические возможности, основанные на явлении мгновенного испарения жидкости. Это обеспечивает уникальные характеристики и преимущества в открытом космосе систем позиционирования, подачи топлива, охлаждения, и терморегуляции с использованием жидкости и парожидкостных систем. В работе продолжено освоение техники и средств диагностики при моделировании процессов длительного течения микроструй жидкости в среду с контролируемой степенью разрежения, соответствующую открытому космосу, разреженным атмосферам планет. Приведены результаты новых исследований процессов, происходящих при формировании микроструй маловязкой жидкости в этих условиях, в частности процессов бифуркации. В условиях развитой конденсации газа в струе, при формировании кластеров больших размеров, вниз по потоку за сверхзвуковым соплом обнаружена и исследована ещё одна, параллельная структура значительно больших размеров, чем традиционная «бочка». В работе продолжено изучение влияния процесса конденсации на газодинамику традиционного и нетрадиционного сверхзвуковых потоков, выявлены режимы и особенности формирования новой газодинамической структуры. Рассмотрено влияние кластерообразования на процесс формирования протонированных мономеров и малых кластеров аргона. Определены параметры, при которых наблюдается наиболее эффективное формирование ионов таких соединений в рассматриваемом диапазоне газодинамических параметров. Рассмотрены предположения о механизме формирования, определены параметры по давлению и среднему размеру кластеров аргона, при которых наблюдается наиболее эффективное формирование ионов соединений аргон-водород в рассматриваемом в данной работе диапазоне. Одним из технологических применений созданного оборудования и наработанных диагностических средств является использование ускоренных кластерных ионов, образующиеся при истечении инертных газов, в качестве уникального инструмента для прецизионной обработки поверхности различных материалов, включая нелинейно-оптические монокристаллы. Рассмотрены особенности образования аномальных кратеров при обработке поверхности гигроскопичных монокристаллов кластерными ионами аргона при различных дозах бомбардировки. Установлено, что при увеличении дозы облучения и, соответственно, глубины травления плотность аномальных кратеров на единицу поверхности мишени уменьшается, при этом их глубина и средний диаметр значительно увеличиваются.