«Издательство политехнического университета Санкт-Петербург 2013 ББК 223 Ф50 Организатор ФТИ им. А.Ф. Иоффе Спонсоры Российская академия наук Администрация Санкт-Петербурга Российский фонд фундаментальных исследований ...»

ФизикА.СПб

Тезисы докладов

Российской молодежной конференции

по физике и астрономии

23—24 октября 2013 года

Издательство политехнического университета

Санкт-Петербург

2013

ББК 223

Ф50

Организатор

ФТИ им. А.Ф. Иоффе

Спонсоры

Российская академия наук

Администрация Санкт-Петербурга

Российский фонд фундаментальных исследований

Фонд некоммерческих программ «Династия»

Программный комитет Аверкиев Никита Сергеевич (ФТИ им. А.Ф. Иоффе) — председатель Арсеев Петр Иварович (ФИАН) Варшалович Дмитрий Александрович (ФТИ им. А.Ф. Иоффе) Воробьев Леонид Евгеньевич (СПбГПУ) Гавриленко Владимир Изяславович (ИФМ) Дьяконов Михаил Игоревич (Universit Montpellier II, France) Иванчик Александр Владимирович (ФТИ им. А.Ф. Иоффе) Карачинский Леонид Яковлевич (ФТИ им. А.Ф. Иоффе) Конников Семен Григорьевич (ФТИ им. А.Ф. Иоффе) Кучинский Владимир Ильич (СПбГЭТУ, ФТИ им. А.Ф. Иоффе) Новожилов Виктор Юрьевич (СПбГУ) Пихтин Никита Александрович (ООО «Эльфолюм», ФТИ им. А.Ф. Иоффе) Рудь Василий Юрьевич (СПбГПУ) Соколовский Григорий Семенович (ФТИ им. А.Ф. Иоффе) Степина Наталья Петровна (ИФП им. А. Ф. Ржанова) Сурис Роберт Арнольдович (ФТИ им. А.Ф. Иоффе) Тарасенко Сергей Анатольевич (ФТИ им. А.Ф. Иоффе) Организационный комитет Соколовский Григорий Семенович (ФТИ им. А.Ф. Иоффе) — председатель Азбель Александр Юльевич (КЦФЕ) Вдовина Мария Александровна (ФТИ им. А.Ф. Иоффе) Дюделев Владислав Викторович (ФТИ им. А.Ф. Иоффе) Карачинский Леонид Яковлевич (ФТИ им. А.Ф. Иоффе) Кузнецова Яна Вениаминовна (ФТИ им. А.Ф. Иоффе) Лосев Сергей Николаевич (ФТИ им. А.Ф. Иоффе) Петров Павел Вячеславович (ФТИ им. А.Ф. Иоффе) Поняев Сергей Александрович (ФТИ им. А.Ф. Иоффе) Молодежная конференция 2013 года продолжает традицию Итоговых семинаров по физике и астрономии по результатам конкурсов грантов для молодых ученых, проводившихся в Санкт Петербурге в течение более десяти лет, с середины 90-x.

ISBN 978-5-7422-4112-6 © СПбГПУ,

АСТРОНОМИЯ И АСТРОФИЗИКА

Диффузия и кулоновское разделение ионов в плотном веществе БезноговМ.В.1,2, Яковлев Д. Г. СПбАУ НОЦ НТ ФТИ Эл.почта:[email protected] Исследована диффузия в многокомпонентной плазме ионов в плотном веществе компактных звезд — в ядрах белых карликов и оболочках нейтронных звезд. Диффузия приводит к перераспределению (стратификации) химических элементов внутри звезд и, как следствие, может влиять на все свойства звезд, которые зависят от химического состава.

Например, в углеродно-кислородных (12C — 16O) ядрах белых карликов важно диффузионное оседание 22Ne, которое приводит к подогреву старых карликов и помогает объяснить результаты наблюдений [1–5].

Диффузия также определяет протекание ядерного горения в белых карликах и нейтронных звездах [6–8].

Диффузия в смесях слабонеидеальных газов хорошо изучена [9, 10], но плазма ионов в компактных звездах сильнонеидеальна благодаря кулоновскому взаимодействию частиц. Коэффициенты диффузии в такой плазме детально исследовались в различных работах (в основном, с помощью моделирования методами молекулярной динамики [11-13]), однако вопрос о корректных выражениях для диффузионных потоков с учетом неидеальности плазмы до сих пор не рассматривался.

В данной работе обнаружен новый (ранее не учитывавшийся) “кулоновский” вклад в диффузионную плотность потока массы. Он обусловлен наличием кулоновского взаимодействия между ионами в присутствии внешнего гравитационного поля звезды и электрических полей, связанных с поляризацией плазмы в гравитационном поле. Характерной особенностью “кулоновского” вклада является то, что он обеспечивает разделение даже тех сортов ионов, которые имеют одинаковое отношение массы к заряду (A/Z), но различные Z. Без учета этого Астрономия и астрофизика вклада подобные сорта ионов не разделяются. Проведенные расчеты показали, что при различных A/Z обычное “гравитационное” разделение ионов доминирует и “кулоновским” вкладом можно пренебречь.

Особую важность “кулоновский” вклад приобретает при изучении углеродно-кислородных (12C — 16O) ядер белых карликов, в которых ранее считалось, что углерод и кислород не разделяются. Однако с учетом кулоновских поправок происходит медленное оседание кислорода на масштабе нескольких миллиардов лет на периферии ядра белого карлика. Это может оказывать значительное влияние на эволюцию и наблюдательные проявления белых карликов. Аналогичное разделение ионов возможно в гелий-углеродных (4He — 12C) ядрах маломассивных белых карликов и в оболочках нейтронных звезд.

Список литературы 1. Althaus L. G., Garcia-Berro E., Renedo I., Isern J., Corsico A. H. and Rohrmann R. D., Evolution of white dwarf stars with high-metallicity progenitors: the role of Ne-22 diffusion, Astrophys. J., 719, 612, 2010;

2. Garcia-Berro E. et al., Whitedwarfcoolingageof8Gyrfor NGC6791fromphysicalseparationprocesses, Nature, 465, 194, 2010;

3. Isern J., Mochkovitch R., Garcia-Berro E. and Hernanz M., Theroleofthe minorchemicalspeciesinthecoolingofwhitedwarfs, Astron. Astrophys., 4. Bildsten L. and Hall D. M., GravitationalsettlingofNe-22inliquidwhite dwarfinteriors, Astrophys. J., 549, L219, 2001;

5. Deloye C. J. and Bildsten L., GravitationalsettlingofNe-22inliquidwhite dwarfinteriors:coolingandseismologicaleffects, Astrophys. J., 580, 6. Chang P. and Bildsten L., Diffusivenuclearburninginneutronstar envelopes, Astrophys. J., 585, 464, 2003;

7. Chang P. and Bildsten L., Evolutionofyoungneutronstarenvelopes, Astrophys. J., 605, 830, 2004;

8. Chang P., Bildsten L., Arras P., Diffusivenuclearburningofheliumon neutronstars, Astrophys. J., 723, 719, 2010;

9. Chapman S. and Cowling T. G., TheMathematicalTheoryofNon-Uniform Gases, Cambridge Univ. Press, 1952;

10. Hirschfelder J. O., Curtiss C. F. and Bird R. B., Moleculartheoryofgases andliquids, New York: Wiley, 1954;

11. Hansen J. P., McDonald I. R. and Pollock E. L., Statisticalmechanics ofdenseionizedmatter.III.Dynamicalpropertiesoftheclassicalonecomponentplasma, Phys. Rev. A, 11, 1025, 1975;

12. Hughto J., Schneider A. S., Horowitz C. J. and Berry D. K., Diffusionof neoninwhitedwarfstars, Phys. Rev. E, 82, 066401, 2010;

13. Hughto J., Schneider A. S., Horowitz C. J. and Berry D. K., Diffusionin Coulombcrystals, Phys. Rev. E, 84, 016401, 2011.

Определение природы жёстких рентгеновских источников из обзоров всего неба обсерваториями ИНТЕГРАЛ и Swift МироновА.И.1,, Лутовинов А. А.2, Буренин Р. А.2, Ревнивцев М. Г.2, Цыганков С. С.2, Павлинский М. Н.2, Коробцев И. В.3, Еселевич М. В. Институт космических исследований РАН Институт солнечно-земной физики СО РАН Эл.почта:[email protected] Представлены результаты анализа четырех источников жесткого рентгеновского излучения из обзоров всего неба обсерваториями ИНТЕГРАЛ и Swift. По данным телеcкопа XRT обсерватории Swift и обсерватории Chandra были определены точные координаты источников, что позволило провести их последующую идентификацию в оптике.

С помощью 1,5-м телескопа РТТ-150 для каждого из исследуемых объектов были получены оптические спектры, которые вместе с данными рентгеновских обсерваторий позволили установить их природу.

Показано, что источник жесткого рентгеновского излучения SWIFT J1852.2+8424 на самом деле представляет собой два объекта (SWIFT J1852.2+8424A и SWIFT J1852.2+8424B), которые являются сейфертовскими галактиками первого типа с красными смещениями z = 0. и z = 0.2249, соответственно; источник SWIFT J1553.6+2606 является квазаром на красном смещении z = 0.166; рентгеновский и оптический спектры источника SWIFT J1852.8+3002 свидетельствуют о его галактической природе (скорее всего, это двойная рентгеновская система).

Еще один объект, IGR J22534+6243, оказался рентгеновским пульсаАстрономия и астрофизика ром в массивной двойной системе с сильным внутренним поглощением. С помощью данных обсерваторий Swift, ROSAТ и Chandra был измерен собственный период вращения нейтронной звезды P 46.67 сек, прослежена его эволюция, получен широкополосный спектр объекта, построены профили импульса в разных энергетических диапазонах.

Список литературы 1. Баумгартнер и др. (Baumgartner W., Tueller J., Markwardt C., et al.), ApJS, принято к печати, (2013) [arXiv:1212.3336];

2. Беpд и дp. (Bird A., Bazzano A., Bazzani L., et al.), Astrophys. J. Suppl.

Series 186, 1, (2010);

3. Бикмаев И., Ревнивцев М., Буpенин Р., Сюняев Р., Письма в Астрон.

журнал 32, 588, (2006);

4. Бикмаев И., Буpенин Р., Ревнивцев М., и др., Письма в Астрон. журнал 34, 723, (2008);

5. Буpенин Р., Мещеряков А., Ревнивцев М., и дp., Письма в Астрон.

журнал 34, 367, (2008);

6. Буpенин Р., Бикмаев И., Ревнивцев М., и дp., Письма в Астрон. журнал 7. Винклеp и дp. (Winkler C., Courvoisier T., Di Cocco G., et al.), Astron.

Astrophys. 411, L1, (2003);

8. Герелс и др. (Gehrels N., Chinkarini G., Giommi P., et al), Astrophys. J.

611, 1005, (2004);

9. Дикей, Локман (Dickey J., Lockman F.), Ann. Rev. Astron. Astrophys. 28, 215, (1990);

10. Израэль, Родригез (Israel G., Rodriguez G.), Astron. Telegram 4241, 1, (2012);

11. Карасев Д. И., Лутовинов А. А., Ревнивцев М. Г., Кpивонос Р. А., Письма в Астрон. журнал, 38, 704 (2012);

12. Кларк и др. (Clark J. S., Tarasov A. E., Okazaki A. T. et al.), Astron.

Astrophys. 380, 615, (2001);

13. Кpивонос и дp. (Krivonos R., Tsygankov S., Revnivtsev M., et al.), Astron. Astrophys. 523, A61, (2010а);

14. Кpивонос и дp. (Krivonos R., Revnivtsev M., Tsygankov S., et al.), Astron. Astrophys. 523, A107, (2010б);

15. Кpивонос и дp. (Krivonos R., Tsygankov S., Lutovinov A., et al.), Astron.

Astrophys. 545, A27, (2012);

16. Кусумано и др. (Cusumano G., La Parola V., Segreto A., et al.), Astron.

Astrophys. 524, 64, (2010);

17. Ланди и др. (Landi R., Bassani L., Masetti N., et al.) Astron. Telegram 4166, 1, (2012);

18. Лутовинов А., Цыганков С., Письма в Астрон. журнал 35, 483, (2009);

19. Лутовинов А., Буренин Р., Ревнивцев М., Бикмаев И., Письма в Астрон. журнал 38, 3, (2012а);

20. Лутовинов А., Буренин Р., Ревнивцев М., и др., Письма в Астрон.

журнал 38, 323, (2012б);

21. Лутовинов и др. (Lutovinov A., Tsygankov S., Chernyakova M.), Mon.

Not. Roy. Astron. Soc. 423, 1978, (2012в);

22. Лутовинов и др. (Lutovinov A., Revnivtsev M., Tsygankov S., Krivonos R.), Mon. Not. Roy. Astron. Soc. в печати (2013) [arXiv:1302.0728];

23. Мазетти и дp. (Masetti N., Landi R., Pretorius M., et al.), Astron.

Astrophys. 470, 331, (2007);

24. Мазетти и дp. (Masetti N., Parisi P., Palazzi E., et al.), Astron. Astrophys.

519, 96, (2010);

25. Мазетти и др. (Masetti N., Jimenes-Bailon E., Chavushyan V., et al.) Astron. Telegram 4248, 1, (2012);

26. Паризи и др. (Parisi P., Masetti N., Rojas A., et al.), Proceedings of ”An INTEGRAL view of the high-energy sky (the first 10 years)” the 9th INTEGRAL Workshop, [arX- iv:1302.6117];

27. Томсик и дp. (Tomsick J., Chaty S., Rodriguez J., et al.), Astrophys. J. 685, 1143, (2008);

28. Томсик и дp. (Tomsick J., Chaty S., Rodriguez J., et al.), Astrophys. J. 701, 811, (2009);

29. Туллер и др. (Tueller J., Baumgartner W., Markwardt C., et al.), Astrophys. J. Suppl. Series 186, 378, (2010);

30. Филиппова Е., Цыганков С., Лутовинов А., Сюняев Р., Письма в Астрон. журнал 31, 819, (2005);

31. Хальперн (Halpern J.), Astron. Telegram 4240, 1, (2012);

32. Цыганков и др. (Tsygankov S., Krivonos R., Lutovinov A.), Mon. Not.

Roy. Astron. Soc. 421, 2407, (2012).

Астрономия и астрофизика Релятивистские солитоны в пульсарных туманностях ПетровА.Е.1, Быков А. М. Эл.почта:[email protected] Актуальной задачей астрофизики высоких энергий является исследование механизмов конверсии релятивистского звездного ветра в наблюдаемое электромагнитное излучение пульсарной туманности.

В частности, стоит вопрос о связи открытых в 2011 году телескопами Fermi и AGILE гигантских вариаций гамма-излучения Крабовидной туманности с наблюдаемыми динамическими структурами.

В данной работе рассмотрено распространение слабонелинейных возмущений магнитного поля в сильнонеравновесной релятивистской электрон-позитронной плазме пульсарной туманности. Показано, что в режиме слабого рассеяния частиц флуктуационным полем распространение возмущения магнитного поля поперек стационарного магнитного поля описывается хорошо известным уравнением Кортевега — де Фриса (КдФ): t h +V x h + m x h + lh x h = Известно, что одним из решений уравнения КдФ является солитон — уединенная волна (в данном случае — горб магнитного поля), распространяющаяся, не меняя формы. В данной работе были рассчитаны параметры уравнения и его солитонного решения. Показано, что параметры решения — ширина солитона, скорость распространения возмущения — являются чувствительными к давлению сильнонеравновесного распределения релятивистских электрон-позитронных пар.

При этом было выяснено, что ширины рассматриваемых возмущений при больших давлениях приближаются к пределу пространственного разрешения телескопа «Хаббл» для Крабовидной туманности (порядка 1016 см), что открывает перспективу наблюдательного определения параметров газа релятивистских пар.

Список литературы 1. Arons J., Pulsar Wind Nebulae as Cosmic Pevatrons: A Current Sheet’s Tale, Space Science Reviews, Vol. 173, Issue 1-4, pp. 341-367, 2012;

2. Bykov A. M., Osipov S. M., Ellison D. C. Cosmic-ray current driven turbulence in shocks with efficient particle acceleration: the oblique, longwavelength mode instability, MNRAS, Vol. 410, Issue 1, pp. 39-52, 2011;

3. Bykov A. M., Pavlov, G. G. Artemyev, A. V. Uvarov, Yu. A. Twinkling pulsar wind nebulae in the synchrotron cut-off regime and the gamma-ray flares in the Crab Nebula, MNRAS: Letters, Vol. 421, Issue 1, pp. L67-L71, 2012;

4. Bykov A. M., Uvarov, Yu. A. Electron kinetics in collisionless shock waves, JETP, March. Vol. 88, Issue 3, pp. 465-475, 1999;

5. Mikhailovskii A. B., Onishchenko O. G., Tatarinov E.G, Alfven solitons in a relativistic electron-positron plasma. II. Kinetic theory, Plasma Physics and Controlled Fusion, Vol. 27, No. 5, pp. 527-537, 1985;

6. Spitkovsky A., Arons J., Time Dependence in Relativistic Collisionless Shocks: Theory of the Variable “Wisps” in the Crab Nebula, ApJ, March 10., Vol. 603., pp. 669-681, 2004;

7. Vainshtein S. I., Bykov A. M., Toptygin I. N., Turbulence, current sheets and shocks in cosmical plasma, Moscow: Nauka, 1989.

NZ Ser: результаты анализа фотометрической активности за 25 лет БарсуноваО.Ю.1, Гринин В. П.1, Мельников С.2, Катышева Н. А.3, Шугаров С. Ю.3, АИ им. Улугбека УАН, Узбекистан

ГАИШ МГУ

АИ АН Словакии, Словакия Эл.почта:[email protected] Изучается фотометрическое поведение молодой горячей звезды Ве Хербига NZ Ser на разных временных шкалах c использованием опубликованных данных, а также собственных наблюдений. Общая длина фотометрического ряда составляет около 25 лет. На этом временном интервале звезда демонстрирует малоамплитудную ( DV » 0.3m ) иррегулярную переменность блеска, модулированную крупномасштабным циклом с амплитудой около 0.2m года. Детальный анализ данных по сезонам показывает, что на кривой блеска NZ Ser наблюдаются фотометрические детали двух типов: малоамплитудные алголеподобные ослаАстрономия и астрофизика бления блеска с амплитудой около 0.2m и малоамплитудные вспышки, напоминающие вспышки на звездах типа UV Кита, но более мощные и продолжительные. Изменения блеска звезды сопровождаются изменениями показателей цвета B–V и V–R: с уменьшением блеска показатель цвета B–V уменьшается, тогда как показатель цвета V–R увеличивается (звезда краснеет). При этом закон покраснения близок к стандартному закону межзвездного покраснения. Хотя по своему характеру переменность блеска NZ Ser напоминает фотометрическую активность звезд типа UX Ori, обусловленную изменениями околозвездной экстинкции, по своему масштабу она очень далека от того, что наблюдается у этих звезд. Такой уровень фотометрической активности сложно совместить с предположением, сделанным в работах некоторых авторов, о том, что NZ Ser наблюдается сквозь собственный газопылевой диск, ориентированный почти с ребра относительно направления на наблюдателя.

Орбитальные резонансы в экзопланетных системах ПоповаЕ.А.1, Шевченко И. И.

ГАО РАН

Эл.почта:[email protected] На сегодняшний день открыто уже свыше семисот экзопланетных систем. Явление орбитального резонанса (резонанса средних движений) имеет в этих системах широкое распространение. Доклад посвящен статистическому и динамическому анализу резонансной структуры экзопланетных систем. Построены распределения отношений орбитальных периодов для случаев внешнего и внутреннего расположения главного возмущающего (наиболее массивного) тела относительно возмущаемых, с целью качественного сравнения полученных гистограмм с известными гистограммами для астероидов главного пояса и объектов пояса Койпера, соответственно. Построенные гистограммы имеют явные максимумы в области главных резонансов низкого порядка 2/1, 3/2 (в случае внешнего возмущающего тела) и 1/2, 2/3 (в случае внутреннего возмущающего тела), несколько смещенные, однако, от своих номинальных положений. Проведено моделирование гистограмм. Кроме того, построены диаграммы «отношение периодов — эксцентриситет» с теоретическими столкновительными кривыми, с целью выявления аномальных объектов.

Моделирование источников нетеплового излучения в областях активного звёздообразования ГладилинП.Е.1, Быков А. М.1, Осипов С. М. Эл.почта:[email protected] Ускорение на ударных волнах является эффективным механизмом конверсии кинетической энергии потока космической плазмы в энергию небольшого количества ускоренных частиц [1, 2]. Ударные волны в изолированных остатках сверхновых звезд считаются сейчас наиболее вероятными источниками галактических космических лучей вплоть до энергий 1015 эВ [2, 3, 4]. Сверхновые, связанные с коллапсом массивных звезд, часто встречаются в звездных ассоциациях, где имеется много молодых звёзд с мощным звёздным ветром. Поэтому в таких объектах возможны более сложные конфигурации течений с ударными волнами, чем в окрестности изолированного остатка сверхновой, включающие разнонаправленные гидродинамические потоки.

Системы сходящихся ударных волн могут являться чрезвычайно эффективными ускорителями космических лучей до высоких энергий 10161017 [5]. Некоторые наблюдаемые источники жёсткого рентгеновского и гамма-излучения в областях активного звездообразования и звёздных ассоциациях могут быть связаны с такими системами.

В последнее время существует заметный интерес к исследованию происхождения нейтрино с энергиями порядка ПэВ, зарегистрированных подземными детекторами комплекса Ice Cube Neutrino Observatory на станции Amundsen-Scott South Pole в Антарктиде [6]. Для рождения нейтрино столь высоких энергий необходимо действие чрезвычайно эффективного ускорителя заряженных частиц. Вопрос о происхождении высокоэнергичных нейтрино пока остаётся открытым.

Астрономия и астрофизика В докладе обсуждаются возможные механизмы ускорения космических лучей до энергий 10161017 эВ в областях активного звёздообразования, которые позволили бы объяснить наблюдения гамма-источников в этих объектах, особенности поведения спектра галактических космических лучей в диапазоне энергий свыше 1 ТэВ, а также возможные источники нейтрино с энергиями свыше 1 ПэВ.

В результате моделирования ускорения заряженных частиц в сходящихся потоках космической плазмы были получены энергетические распределения ускоренных в таких системах частиц в диапазоне 10141017 эВ. Полученные распределения были использованы для построения спектров излучения жёстких источников, которые позволили провести интерпретацию многоволновых наблюдательных данных об источниках в галактических ассоциациях молодых звезд, получаемых на современных наземных (VLA, H.E.S.S.) и орбитальных (Fermi, INTEGRAL, PAMELA) обсерваториях.

Наблюдательные данные от так называемых «убегающих» звёзд, т.е., звёзд, движущихся с большой радиальной скоростью, указывают на жёсткое синхротронное излучение этих объектов. Было замечено, что предположение об ускорении частиц в системе стоячей (“termination shock”) и головной (“bowshock”) ударных волн «убегающих» звёзд успешно объясняет жёсткое синхротронное излучение объектов HD 195592 и BD +433654.

Список литературы 1. Березинский В. С., Буланов С. В., Гинзбург В. Л., Догель В. А., Птускин В. С. Астрофизика космических лучей, под ред.

Гинзбурга В. Л., М.,Наука, 1984;

2. Malkov M. A., O’C Drury L., Nonlinear theory of diffusive acceleration of particles by shock waves, Rep. on Progress in Physics, Vol. 64. pp. 429Ptuskin V., Zirakashvili V., Seo E.-S., Spectrum of Galactic Cosmic rays accelerated in Supernova Remnants, The Astrophysical Journal., Vol. 718.

pp. 31-36, 2010;

4. Berezhko E. G., Cosmic ray acceleration by supernova shocks, Advances in Space Research, Vol. 41, pp. 429-441, 2008;

5. Bykov A. M., Gladilin P. E., Osipov S. M., Non-linear model of particle acceleration at colliding shock flows, Monthly Notices of Royal Astronomical Society, 429, pp. 2755-2762, 2013;

6. Aartsen M. G. et al., First observation of PeV-energy neutrinos with IceCube, arXiv:1305.7404v1, 2013.

Распределение яркости и поляризации жесткого рентгеновского излучения вдоль вспышечных петель на Солнце ШабалинА.Н.1,2,, Чариков Ю. Е.1,2, Кудрявцев И. В.1, ФТИ им. А.Ф. Иоффе

ГАО РАН

Эл.почта:[email protected] Из последних наблюдений солнечных вспышек следует, что источники жесткого рентгеновского излучения локализованы не только в основаниях магнитной петли (в хромосфере), но и в ее вершине (в короне).

Актуальной задачей физики солнечных вспышек является объяснение данной локализации источников жесткого рентгеновского излучения.

Для этого в данной работе первоначально решалось нестационарное релятивистское кинетическое уравнение в форме Фоккера-Планка методом суммарной аппроксимации для различных моделей источников ускоренных электронов. По рассчитанным функциям распределения электронов вычислялись пространственные распределения интенсивности и поляризации жесткого рентгеновского излучения. Рассматривались варианты нестационарной инжекции нетепловых электронов в различных частях вспышечной петли. При этом предполагалась переменная во времени концентрация плазмы и индукция магнитного поля.

Аргументами нестационарной функции распределения ускоренных электронов являлись энергия, их питч-угол и пространственная координата вдоль вспышечной петли. Особенностью рассмотрения было предположение о зависимости углового распределения электронов от времени в процессе инжекции. Показано, что источник жесткого рентгеновского излучения в вершине петли может формироваться даже при анизотропной инжекции, как в самой вершине, так и на расстоянии Астрономия и астрофизика от нее, ближе к одному из оснований. Максимальная степень поляризации жесткого рентгеновского излучения имеет место в вершине петли в момент максимальной инжекции и составляет 20 % при пробочном отношении, равном 2, и 30 % — при пробочном отношении, равном 5. Увеличение пробочного отношения ведет к накоплению электронов с углами вблизи значений 45 и 135 градусов. Для лимбовых вспышек (угол наблюдения равен 90 градусам) это приводит к увеличению яркости в промежуточной части петли. Влияние показателя спектра сказывается преимущественно на интенсивности излучения в энергичной части спектра. Более “мягкие” источники в момент максимума инжекции и после него излучают преимущественно в низкоэнергичной части спектра. Первоначально изотропный источник электронов в вершине петли со временем становится сильно анизотропным с преимущественным распределением по поперечным импульсам. Яркость жесткого рентгеновского излучения в вершине в этом случае оказывается хотя и меньше яркости в основаниях, но вполне измеряемой в экспериментах. Степень поляризации в этом случае максимальна в самом начале инжекции ускоренных электронов — в вершине она достигает значений +20 %, в то время как в подножиях степень поляризации не превышает нескольких процентов и имеет обратный знак.

Работа частично поддержана программой ФЦПК 1.5 №8524 и программой ПРАН №22.

Жесткое рентгеновское излучение и эволюция энергетического распределения ускоренных во время солнечных вспышек электронов МоторинаГ.Г.1, Кудрявцев И. В. 2,1, Лазутков В. П. 2, Савченко М. И. 2, Скородумов Д. В. 2,3, Чариков Ю. Е.2, Эл.почта:[email protected] Жесткое рентгеновское излучение, генерируемое во время солнечных вспышек, является тормозным излучением высокоэнергичных электронов. Энергетический спектр, направленность и поляризация этого излучения несут непосредственную информацию об угловом и энергетическом распределениях электронов в области генерации излучения. В докладе рассматривается решение обратной задачи о восстановлении энергетических распределений быстрых электронов, генерирующих жесткое рентгеновское излучение для ряда вспышек различных классов, зарегистрированных рентгеновским спектрометром ИРИС, установленным на спутнике КОРОНАС–Ф. В частности, анализируются вспышки 19.12.2001, 15.04.2002 и 26.07.2002 гг. Временные профили вспышек разделяются на несколько интервалов, отвечающих стадиям роста, максимума и спада интенсивности жесткое рентгеновское излучение. Для данных временных интервалов производится восстановление энергетических спектров электронов. При этом учитывается энергетическое разрешение рентгеновского спектрометра ИРИС. На первом этапе методом случайного поиска производится нахождение спектра рентгеновского излучения вспышки, которое искажается при регистрации в результате конечного энергетического разрешения спектрометра. При этом не предполагается какая-либо функциональная зависимость спектра квантов от энергии. На втором этапе производится поиск энергетических распределений излучающих электронов с помощью решения интегрального уравнения методом регуляризации Тихонова нулевого порядка. Результаты расчетов для вспышки 15 апреля 2002 года (рентгеновский класс М1.2) показывают, что энергетическое распределение быстрых электронов изменяется в процессе развития вспышки, при этом спектр тормозного излучения Астрономия и астрофизика имеет тенденцию к обрыву и происходит увеличение максимальной энергии быстрых электронов. Это свидетельствует в пользу того, что электроны продолжают ускоряться во время развития вспышки.

Работа частично поддержана Программами Президиума РАН П- и 22, ФЦП «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» 1.5 №8524 и грантом Президента РФ поддержки ведущих научных школ НШ-1625.2012.2.

Крупномасштабная асимметрия изображений протопланетных дисков, вызванная движением маломассивных объектов ДемидоваТ.В.1, Гринин В. П. Эл.почта:[email protected] Взаимодействие планет с веществом протопланетных дисков играет очень важную роль в эволюции их орбит, вынуждая планеты мигрировать как к центральной звезде, так и в противоположном направлении.

Возмущения в диске, вызванные орбитальным движением массивных планет и субзвездных компаньонов, могут быть настолько значительными, что это сказывается на оптических свойствах протопланетных дисков. В нашей работе мы представляем результаты моделирования изображений протопланетных дисков на основе гидродинамических расчетов для следующих двух ситуаций: а) источником возмущения является планета, движущаяся по круговой орбите, наклоненной относительно плоскости диска, б) орбита планеты совпадает с плоскостью диска, но имеет сильный эксцентриситет. Расчеты показали, что в обоих ситуациях может наблюдаться сильная асимметрия изображений дисков. Появившиеся в последнее время изображения дисков с высоким угловым разрешением позволяют использовать результаты моделирования для поиска и изучения таких систем. В работе приводится пример одного из таких объектов — околозвездный диск молодой звезды LkHa 101, изображение которого довольно точно соответствует модельным расчетам.

Теория динамических приливов и ее применение к солнцеподобным звездам ЧерновС.В.1, Иванов П. Б.1, Papaloizou J.C.B. DAMTP, University of Cambridge, England Эл.почта:[email protected] Рассмотрена задача приливного взаимодействия двух тел: точечной планеты и звезды. Планета может двигаться как по параболической так и по эллиптической орбите. В результате приливного взаимодействия двух тел в случае движения по параболической орбите может происходить захват планеты звездой, а в случае движения по эллиптической орбите ведет к синхронизации частот и циркуляризации орбиты. Был создан общий механизм для расчетов передачи энергии и углового момента орбитального движения в нормальные моды колебания звезды для произвольного движения планеты и применен данный механизм к звездам с различными массами и возрастами. Рассматривались звезды с массами в одну, полторы, две и пять масс Солнца. Для солнце-подобных звезд, т.е. звезд с радиационным ядром и конвективной оболочкой, создана аналитическая модель передачи энергии орбитального движения в нормальные моды колебания звезды в низкочастотном приближении g-мод. Показано, что численные и аналитические результаты с хорошей степенью точности соответствуют друг другу.

Список литературы 1. P.B. Ivanov, J.C.B. Papaloizou, S.V. Chernov, MNRAS,432, 2339 (2013), arXiv:1304.2027;

2. S.V. Chernov, J.C.B. Papaloizou, P.B. Ivanov, MNRAS, to appear (2013), arXiv:1306.2041.

Астрономия и астрофизика Сверхтекучие g–моды в нейтронных звездах ДоммесВ.А.1,2, Гусаков М. Е.1, Кантор Е. М. СПбАУ НОЦ НТ Эл.почта:[email protected] Нейтронные звезды являются компактными объектами: их радиус — порядка 10 км, масса – порядка солнечной, поэтому их центральная плотность может в несколько раз превышать ядерную. Таким образом, изучение нейтронных звезд позволяет исследовать свойства вещества при сверхвысокой плотности, недоступной в лабораторных условиях. При этом важную роль играют эффекты общей теории относительности, а также сверхтекучесть барионов в ядре звезды.

Одним из методов исследования внутренней структуры нейтронных звезд является астросейсмология — изучение собственных колебаний звезды. Данный доклад посвящен теоретическому изучению сверхтекучих g–мод (тепловых гравитационных колебательных мод) в нейтронных звездах. Возможность существования этого класса колебаний в нейтронных звездах была показана лишь недавно [1] и детального их исследования ещё не было проведено. В связи с этим, задача представляет особый интерес.

В данной работе в рамках сверхтекучей релятивистской гидродинамики [2] впервые выведены уравнения, описывающие нерадиальные колебания теплых сверхтекучих релятивистских нейтронных звезд в приближении Каулинга (невозмущенной метрики), а также приведены граничные условия для этих уравнений. При помощи численного моделирования определены собственные частоты и собственные функции сверхтекучих g–мод для звезды с реалистичным уравнением состояния (APR98). Исследована зависимость спектра g–мод от температуры и размеров сверхтекучей области.

Работа частично поддержана Министерством образования и науки Российской Федерации (соглашение № 8409, 2012г.; контракт № 11.

G34.31.0001 c СПбГПУ и ведущим ученым Г.Г. Павловым), РФФИ (гранты 11-02-00253-а и 12-02-31270-мол-а) и Советом по грантам Президента Российской Федерации (гранты МК-857.2012.2 и НШАстрономия и астрофизика Список литературы 1. Gusakov M. E., Kantor E. M., New class of g-modes and unexpected convection in neutron stars, ArXiv e-prints, arXiv:astro-ph.SR/1211.4418, 2. Gusakov M. E., Andersson N., Temperature-dependent pulsations of superfluid neutron stars, MNRAS, Vol. 372, p. 1776–1790, 2006.

Скопление галактик в поле гамма-всплеска GRB СоколовИ.В.1,

ТФ ИНАСАН

Эл.почта:[email protected] В ходе выполнения программы исследования гамма-всплесков на 6-метровом телескопе БТА САО РАН были получены глубокие снимки поля гамма-всплеска GRB 021004 (z = 2.33) в четырех фильтрах до пределов (S/N > 3): 28.5 (B), 28 (V), 27 (Rc), 26.5 (Ic). Для исследования этого поля использовались как BVRI изображения с БТА (размером 4’.34’.3), так и архивные данные F475W, F606W, F814W прибора ACS на Hubble Space Telescope и Spitzer IRAC chl 3.6 mkm, ch3 5.7 mkm. Построены цветовые диаграммы для галактик поля и звездообразных объектов в нем. Был составлен каталог —874 объекта до S/N > 3. Использовалось распределение по фотометрическим красным смещениям (0 < z < 4), определенным на основе оптических данных. Вблизи направления на гамма-всплеск обнаружен максимум в распределении всех объектов по z. Кандидат в скопление галактик с красным смещением ~ 0.57 не противоречит (архивным) рентгеновским данным и данным по микроволновому фону в этом направлении.

Астрономия и астрофизика Нейтринное энерговыделение при куперовском спаривании в смесях сверхтекучих Фермижидкостей в нейтронных звёздах МельниковМ.А.1,2, Гусаков М. Е. СПбАУ НОЦ НТ Эл.почта:[email protected] Одним из наиболее важных для остывания нейтронных звёзд процессов является нейтринное излучение при куперовском спаривании нуклонов. Он рассматривался для однокомпонентной сверхтекучей Ферми-жидкости (напр. [1]), однако есть основания полагать, что эффекты взаимодействия между двумя компонентами (например, протонной и нейтронной) существенно повлияют на энерговыделение.

В данной работе формализм квантового кинетического уравнения, развитый в работе одного из авторов [2] применяется для рассмотрения вышеупомянутого процесса в сильно взаимодействующем нейтрон-протонном веществе. Рассматривается как случай двух взаимодействующих сверхтекучих ферми-жидкостей, так и случай когда одна из жидкостей (протоны) является нормальной.

Список литературы 1. Kolomeitsev E. E, Voskresensky D.N, Neutrino emission due to Cooperpair recombination in neutron stars reexamined, Physical Review C, 77(6), 065808, 2008;

2. Gusakov M.E, Transport equations and linear response of superfluid Fermi mixtures in neutron stars, Physical Review C, 81(2), 025804, 2010.

Методика определения размеров кратеров на поверхностях безатмосферных тел Солнечной системы КлянчинА.И.1, Прокофьева-Михайловская В. В. ГАО НАН Украины НИИ КрАО, пос. Научный, Крым, Украина Эл.почта:[email protected] Методика определения размеров кратеров на поверхностях безатмосферных тел Солнечной системы, называемая спектрально-частотный метод, разработана в Крымской астрофизической обсерватории В.В. Прокофьевой-Михайловской и Н.А. Рублевским совместно с сотрудником ГАИШ В.В. Бусаревым. В этой методике использовано известное соотношение L = pD Dt / Prot, где p — период, найденный при частотном анализе кривых блеска или цвета астероида. По данным фотометрии астероида 1620 Географ, полученным в первичном и вторичном максимумах блеска в 1994 г., были сделаны оценки размеров кратеров его поверхности. Они показали наличие крупной детали размером 1–1.2 км на одной стороне астероида и более мелких, размером до 150–100 м. на другой. Оценки согласовались с данными радиолокации. Оценка размеров кратеров на поверхности астероида 21 Лютеция, сделанная с помощью СЧМ, согласуется с данными, полученными космическим аппаратом при пролете мимо астероида. Сравнение размеров, определенных СЧМ по показателям цвета B-V и V-R астероида 4 Веста, с размерами кратеров, полученных по фотографиям АМС “Dawn”, находящегося на орбите около астероида, показало хорошее согласие. Видимость кратеров объясняется обратным когерентным рассеянием солнечного излучения на реголите.

Спектрально-частотный метод исследований поверхностей безатмосферных тел позволяет наземными средствами получать информацию о разных размерах кратеров на их поверхностях. Этом метод может быть применен и для спутников планет.

Список литературы 1. Акимов Л. А., Лупишко Д. Ф., Бельская И. Н. О фотометрической неоднородности поверхностей астероидов // Астрон. журн. 1983. Т. 60.

№ 5. С. 999–1004;

Астрономия и астрофизика 2. Бусарев В. В., Прокофьева-Михайловская В. В., Бочков В. В.

Спектральный и спектрально-частотный методы исследования безатмосферных тел солнечной системы // Успехи физ. наук. 2007. Т.

177. №6. С. 663-675;

3. Бусарев В. В., Прокофьева-Михайловская В. В. Рублевский А. Н.

Разработка и применение спектрально-частотного метода для исследований поверхностей безатмосферных тел//Изв. Крым.

Астрофиз. Обс. 2009. Т. 104. №6. С.95-102;

Информационная система для прогнозирования солнечных вспышек ШендрикА.В., Курочкин Е. А., Тохчукова С. Х., Богод В. М., Петерова Н. Г.

СПбФ САО РАН Эл.почта:[email protected] Активные области (АО) на Солнце могут иметь различную активность:

1. Стабильные активные области. Спектры имеют монотонный и стабильный характер;

2. Нестабильные активные области. Они часто производят слабые вспышки класса С;

3. Вспышечно-продуктивные активные области (ВПАО).

Производят мощные вспышки класса М и Х в рентгеновском диапазоне. В радиодиапазоне вспышки проявляются в виде мощных всплесков радиоизлучения с яркостной температурой превышающей 108 ~ К.

По спектрально-поляризационным наблюдениям на РАТАН- излучение ВПАО обладает рядом прогностических признаков, такие как смены знака поляризации по частоте, наличие пекулярного (NLS-источника) за несколько дней до вспышек, изменения особенностей в структуре АО.

Наиболее известным прогностическим критерием в радиодиапазоне является набор признаков, называемых по имени авторов — Танака и Эноме. Этот критерий был сформулирован на основе статистического анализа данных наблюдений активных областей 20-го цикла солнечной активности. В следующих циклах солнечной активности эффективАстрономия и астрофизика ность критерия была найдена менее высокой, и были сделаны попытки модифицировать критерий Танаки-Эноме (см работы [2–3] и ссылки в них). На практике этот критерий не использовался для регулярного прогноза мощных солнечных вспышек. Наибольшее применение нашли предвспышечные признаки, которые основаны на классификации солнечных пятен по Макинтошу [5]. Они используются на ряде национальных веб-сайтов, посвященных мониторингу и прогнозу солнечной активности. В то же время, радиодиапазон обладает для задачи прогноза рядом преимуществ по сравнению с оптическим — например, появление активных областей раньше регистрируется в радиодиапазоне, чем в оптике; наземные радионаблюдения Солнца практически не зависят от погоды; радиоизлучение более вероятно возникновение протонных вспышек.

В дальнейшем в следующих циклах солнечной активности генерируется в тех слоях солнечной атмосферы, где, согласно современным представлениям о вспышках, зарождаются мощные солнечные вспышки — хромосфере и короне Солнца, и, следовательно, должно быть более чувствительным к предвспышечным изменениям в магнитосфере активной области.

Развитие информационных технологий сегодня дает возможность автоматизировать многие рутинные задачи обработки данных и их оперативное представление в сети Интернет, стало основой для выполнения настоящей работы по попытке реализации автоматического прогноза мощных солнечных вспышек.

Создана система автоматического расчета эффективности различных критериев прогноза солнечной активности, основанная на базе многоволновых данных радиоизлучения Солнца за период с 1997 г.

по наст. вр. Система позволяет разрабатывать адаптивные солнечному циклу критерии, основанные на характеристиках радиоизлучения и данных спутниковых наблюдений.

В настоящее время выполнена проверка эффективности критерия Танака-Эноме на относительно небольшом ряде наблюдений (полтора года).

В дальнейшем планируется использовать созданную систему для тестирования других предвспышечных данных. Создание ИС «Прогноз» [3] обеспечивающей автоматизированный сбор, хранение, обработку признаков [4]. Они более сложны для автоматического анализа, Астрономия и астрофизика но надеемся, что, в конечном счете, будут найдены критерии, позволяющие повысить эффективность прогноза на основе ежедневных радионаблюдений до приемлемых значений.

Список литературы 1. Борисевич Т. П., Структура и динамика активных областей на Солнце по спектрально-поляризационным наблюдениям микроволнового излучения, дисс. канд. физ.-мат.наук, 2006, Санкт-Петербург;

2. Бакунина И. А., Развитие радиогелиографического способа краткосрочного прогноза солнечных вспышек, дисс. канд. физ.-мат.

наук, 2007, Нижний Новгород;

3. Тохчукова С. Х., Информационная система наблюдений Солнца на РАТАН-600, Астрофизический бюллетень, 2011;

4. Богод В. М., Тохчукова С. Х., Особенности микроволнового излучения активных областей, генерирующих мощные солнечные вспышки.

Письма в астрономический журнал, 2003, том 29, № 4, с. 305–316;

5. D. Shaun Bloomfield, Paul A. Higgins, R. T. James McAteer, Peter T.

Gallagher, Towards reliable benchmarking of solar flare forecasting methods, The Astrophysical Journal Letters, 747 (2012) L41;

Использование широкодиапазонных облучателей для наблюдений Солнца на РАТАН- КурочкинЕ.А.1, Коржавин А. Н.1, Богод В. М.1, Тохчукова С. Х.1, Шендрик А. В. СПбФ САО РАН Эл.почта:[email protected] Основные особенности, выделяющие исследования Солнца на РАТАН-600, связаны с широким перекрытием электромагнитного спектра.

Созданный спектральный комплекс перекрывает диапазон от 750 МГц до 18.2 ГГц с регистрацией интенсивности и круговой поляризации излучения одновременно на 112 частотах. Достигнутое спектральное разрешение составляет около 1 %.

Для реализации таких параметров важно реализовать рефлекторность радиотелескопа в широком диапазоне волн с минимальными искажениями по диаграмме направленности. Это задача трудная, так как требуется совмещение фокальных центров для всех частот в одной точке, что необходимо для минимизации аберрационных искажений.

В связи с этим, на РАТАН-600 ведутся поисковые разработки оптимальных первичных облучателей.

Самый первый тип облучателей, использованных для наблюдений Солнца в режиме «Южный сектор с Плоским отражателем» («ЮП») РАТАН-600 — облучатели волноводного типа, которые имели хорошие характеристики (точно известную ширину диаграммы направленности, низкие потери, дешевизна и легкость изготовления), однако при увеличении числа каналов, они бы просто не умещались в фокусе.

Вторым типом облучателей был облучатель конструкции Дикого В. Н. на резонаторах бегущей волны. Эти облучатели уже было гораздо проще совмещать с фокусом вторичного зеркала (несмотря на возросшее, по сравнению с предыдущими годами наблюдений, число каналов), что означало почти полное отсутствие аберрации. Однако каждое кольцо такого облучателя принимает сигнал в довольно узком диапазоне частот, при увеличении их количества конструкция становилась бы слишком громоздкой.

Поэтому следующим шагом было использование облучателей на плоских двухзаходных спиралях. Благодаря этим спиральным облучателям (и, в дальнейшем, модернизации приёмной аппаратуры) удалось существенно увеличить количество каналов. Но эти облучатели принимали либо левую (LCP), либо правую круговую поляризацию (RCP), и нужно было использовать по две пары облучателей, смещенных из фокуса, что давало аберрационные искажения. Поэтому, для устранения аберраций решено было заменить облучатели на двухзаходных спиралях облучателями типа «зигзаг» (sinuous antenna), у которых единый фазовый центр для LCP и RCP. Данного типа облучателей установлено два — для низкочастотного диапазона (НЧ, 0.75–3 ГГц) и высокочастотного (ВЧ, 3–18.2 ГГц). В фокусе установлен ВЧ облучатель, а НЧ размещен сбоку от него, с выносом из фокуса. Небольшое смещение из фокуса в данном случае некритично, так как это смещение меньше длины волн, на которых используется этот облучатель.

Таким образом, благодаря замене облучателей и модернизации примной аппаратуры, удалось увеличить число приемных каналов с нескольких до 112 в настоящее время. Кроме того, прослеживается и то, что высокие требования к качеству научных данных приводят к необАстрономия и астрофизика ходимости модернизации инструментов и оборудования (в данном случае — облучатели, приёмники, усилители, ЭВМ), а значит, являются одной из движущих сил промышленного прогресса.

В связи с применением новых облучателей, были проведены расчеты результирующих диаграмм направленности антенны (ДНА) РАТАН-600 в режиме ЮП с некоторыми типами широкодиапазонных облучателей для оценки их влияния на измеряемые параметры активных областей при наблюдениях Солнца в рабочем диапазоне частот. Проведено сравнение со спектром размера ДНА, используемым в стандартной системе регистрации/обработки до настоящего времени. В данной работе для расчета ДНА использована реализация метода моделирования [1].

Список литературы 1. Коржавин А. Н., Диаграммы направленности антенны переменного профиля для реальных режимов работы, Астрофизические исследования (Известия САО), 1977, 9, с.71-88.

Функция светимости активных галактик типа NLS по данным обзора SDSS DR ЕрмашА.А.1, Комберг Б. В. Эл.почта:[email protected] По данным обзора SDSS DR 7 были получены функции светимости AGN первого типа в запрещенной линии [OIII] 5007.

Особое внимание уделено подклассу Сейфертовских галактик, так называемым NLS, определяющим свойством которых является относительная узость широких разрешенных линий в оптическом спектре FWHM 2000 км/c. В работе обсуждается новая методика получения функции светимости по данным для эмиссионных линий, позволяющая в том числе учесть вариации плотности Вселенной из-за крупномасштабной структуры.

Особенностью этого метода является нормировка на среднюю плотность галактик известной однородной выборки.

Полученная функция светимости Сейфертовских галактик первого типа сравнивается с функциями светимости, полученными в работах различных авторов, для чего произведен пересчёт в фотометрическую полосу B. Рассмотрено поведение функций светимости отдельно BLS и NLS. Отношение NLS/BLS не является постоянным, оно испытывает максимум при определённой светимости. На подобное различие распределений указывалось и в более ранних работах, нами же этот результат уверенно подтверждён при помощи функции светимости. По-видимому, это связано с тем, что средние значения светимостей активных ядер NLS и BLS находятся в пределах стандартного отклонения, но ширина распределений значительно отличается.

NLS занимают более узкий диапазон по светимости.

Построена предсказанная функция светимости в мягком рентгеновском диапазоне для (0.5–2 kEv) Sy1, которая демонстрирует очень хорошее согласие с реально наблюдаемой, что подтверждает применимость разработанного нами метода для вычисления функции светимости различных выборок объектов.

Определение свойств аккреционного потока у поверхности белого карлика в промежуточных полярах по переменности их оптической яркости СеменаА.Н.

ИКИ РАН

Эл.почта:[email protected] Согласно современным представлениям в промежуточных полярах, аккреционный диск разрушается магнитным полем белого карлика (бк), после чего, аккрецируемое вещество протекает на поверхность бк вдоль магнитных силовых линий образуя аккреционный канал.

Вещество протекающее сквозь этот канал, замедляется и разогревается в ударной волне, расположенной на некоторой высоте над поверхностью бк, после чего остывает в этой горячей зоне под действием тепловых потерь в оптически тонком режиме. Текущая светимость горячей зоны зависит от количества вещества попавшего в нее за хаАстрономия и астрофизика рактерное время остывания. В связи с этим вариации потока массы, неизменно присутствующие в аккреционном потоке, будут замываться с характерным временем остывания вещества в горячей зоне, следовательно возмущения на более высоких Фурье-частотах будут подавляться. Данный эффект можно наблюдать не только в рентгеновском диапазоне, на который приходится максимум излучения горячей зоны, но и в оптическом, за счет переизлучения рентгеновского излучения оптически толстым аккреционыом диском. В результате из спектра мощности переменности оптической кривой блеска можно определить характерное время остывания, из которого в разных модельных приближениях можно оценить площадь и высоту аккреционного канала. В докладе будут представлены теоретические оценки этого эффекта, первые попытки его обнаружить по данным Болшого южноафриканского телескопа (САЛТ) и предсказания для планируемых рентгеновских обсерваторий большой площади (LOFT, рентгеновский микрофон).

Список литературы 1. Semena A. N.; Revnivtsev M. G. Estimation of plasma parameters in an accretion column near the surface of accreting white dwarfs from their flux variability Astronomy Letters 2012;

2. Semena A. N.; Revnivtsev M. G.; Khamitov I. M.; Burenin R. A.;

Ak T.; Eker, Z.; Pavlinsky, M. N. Semena, A. N.; Revnivtsev, M. G.;

Khamitov I. M.; Burenin R. A.; Ak T.; Eker Z.; Pavlinsky M. N. Astronomy letters 2013.

Длительные периоды аномальной активности Солнца ЛиозноваА.В.1, Блинов А. В. Эл.почта:[email protected] Активность Солнца (СА), проявляющаяся прежде всего в образовании пятен на его поверхности, демонстрирует циклическую изменчивость. Довольно подробно изучен 11-летний цикл активности Солнца.

В 1976 году Джек Эдди провел анализ средневековых наблюдений и заАстрономия и астрофизика метил 70-летний интервал (1645 — 1715) почти полного отсутствия пятен на поверхности Солнца; это явление получило название «Маундеровский минимум» или гранд-минимум. Стало понятно, что помимо 11-летних изменений, существуют и гораздо более долговременные.

Длительные максимумы и минимумы активности ближайшей к нам звезды могли оказать сильное влияние на Землю. Поверхностная активность Солнца отражает динамику изменения его магнитного поля.

Исследование долговременных изменений состояния Солнца поможет верифицировать модели солнечного магнитного динамо.

Целью исследования стало выявление глобальных минимумов и максимумов в рядах индекса солнечной активности, восстановленных по концентрации космогенных радионуклидов в природных архивах, и последующий поиск закономерностей в их статистических распределениях.

Было показано, что интенсивность космических лучей зависит от фазы солнечной активности. Под действием космических лучей в атмосфере Земли в ходе ряда ядерных реакций образуются космогенные радионуклиды. Концентрации изучаемых нуклидов (10Be и 14C) измеряются в датированных природных архивах (во льду и в кольцах деревьев соответственно) и позволяют восстановить фазу активности Солнца во время образования нуклидов. Таким образом формируются ряды модельно восстановленной СА на протяжении нескольких тысяч лет.

В работе были использованы данные, полученные Vonmoos и соавт. (2006) по относительному содержанию 14C (период полураспада 5730 лет) в кольцах деревьев и концентрации 10Be (период полураспада 1,39 млн. лет) в гренландском льду. Исследуемые ряды были оцифрованы по опубликованным данным.

Для анализа глобальных экстремумов мы использовали определение, предложенное Abreu и соавт. (2008): изучаемый параметр, характеризующий фазу СА (функция солнечной модуляции (SMF)) проводит 60 % рассматриваемого временного промежутка в «нормальном» состоянии, 20 % в состоянии глобального максимума и 20 % в состоянии минимума.

Было рассмотрено распределение восстановленного параметра СА (по 10Be и 14C) и статистика обоих типов экстремумов (глобальных максимумов и минимумов). Кроме того, был проведен анализ совпадений экстремумов в обоих рядах, а так же совпадения полученных экстремальных промежутков с опубликованными данными. Для обоих типов экстремумов и для каждого ряда данных был проведен статистический Астрономия и астрофизика анализ амплитуд, продолжительности и времени между экстремумами.

Для проверки устойчивости распределений варьировалось значение SMF, отсекающее экстремум. Особый интерес вызвало исследование сменяемости типа экстремума. В случае глобальных экстремумов, в отличие от 11-летнего цикла, тип экстремума не коррелирует с типом предшествующего ему экстремума.

Проведенное исследование позволяет сделать ряд выводов:

1. Ряды, восстановленные по 10Be и 14C, демонстрируют качественное согласие.

2. Характеристики распределения СМФ: 560 МэВ, 175 МэВ 3. Было обнаружено 61 и 42 минимума, 68 и 46 максимумов по 10Be и 14C соответственно; форма распределений не меняется с изменением определения экстремума.

4. По двум рядам совпадают 45 % минимумов и 29 % максимумов по длительности. Их статистические распределения похожи.

Для минимумов: пик амплитуды при SMF = 255 МэВ (14C) и SMF = 265 МэВ (10Be), продолжительности в 25 и 85 лет. Это позволяет сделать вывод о существовании двух типов минимумов.

Длямаксимумов: пик амплитуды на 700 МэВ для 10Be, монотонно для 14C, длительности в 15-25 лет, менее заметный пик на значении 55 лет.

5. Время ожидания: пик при 50 годах (10Be, менее выражено в 14C), по 14C слабый пик на 130 годах.

6. Тип следующего экстремума не зависит от типа предыдущего.

Список литературы 1. Vonmoos, M., J. Beer, and R. Muscheler, 2006, Large variations in Holocene solar activity: Constraints from 10Be in the Greenland Ice Core Project ice core, J. Gеоphys. Res., 11, A10105, doi:10.1029/2005JA011500;

2. Abreu, J. A., J. Beer, F. Steinhilber, S. M. Tobias, and N. O. Weiss, 2008, For how long will the current grand maximum of solar activity persist?

Geophys. Res. Lett., V., 35, L20109, doi:10.1029/2008GL035442;

3. Usoskin, I. G., S. K. Solanki, and G. A. Kovaltsov, 2007, Grand minima and maxima of solar activity: new observational constraints, Astron. & Astrophys. 471, 301–309. DOI: 10.1051/0004-6361:20077704.

Численное моделирование светоиндуцированного дрейфа в облаке межзвездного газа СоболевА.И.1, Эл.почта:[email protected] В работе рассматривается направленное движение газа в облаке при взаимодействии с излучением. Эффект возникает в смеси буферного, невзаимодействующего с излучением, газа и примесного газа, имеющего резонанс с частотой, близкой к частоте излучения. Движение примесного газа вызвано разницей сечений взаимодействий примесного газа в основном и возбужденном состояниях и может быть сонаправлено или противонаправлено с излучением. Кинетическая энергия и импульс потока примесного газа при этом берутся не от излучения, а от теплового движения газа в облаке. В данной работе рассмотрен примесный газ, имеющий двухуровневую структуру. Рассмотрены процессы, влияющие на распределение по скорости примесного газа при взаимодействии с излучением и буферным газом в условиях квазиоднородного облака: радиационные и столкновительные переходы примесного газа, максвеллизация примесного газа. Построена 6-параметрическая модель, численно описывающая квазистационарный эффект светоиндуцированного дрейфа в разреженном межзвездном газе.

Написана программа для численного моделирования распределений по скоростям примесного газа в основном и возбужденном состояниях в случае оптически тонкого облака. Программа модифицирована для численного моделирования эффекта светоиндуцированного дрейфа и переноса излучения в зависимости от глубины проникновения в случае оптически толстого облака. На основе численных расчетов определена качественно зависимость скорости светоиндуцированного дрейфа от параметров модели. В случае оптически толстого облака показано сужение и смещение линии излучения при распространении в облаке газа, а также, образование четкой границы распределения примесного газа по скорости.

АТОМНАЯ ФИЗИКА И ФИЗИКА

ЭЛЕМЕНТАРНЫХ ЧАСТИЦ

Аномальное поведение показателя преломления нейтрона в идеальном кристалле вблизи брэгговского резонанса ЛасицаМ.В.1,2, Е.О. Вежлев1,2, Ю.П. Брагинец1, С.Ю. Семенихин1, И.А.

Кузнецов1, В. В. Федоров1,2, В.В. Воронин Эл.почта:[email protected] В работе исследуется аномальное поведение показателя преломления нейтрона вблизи брэгговского резонанса. Эффект связан с тем, что вблизи условия Брэгга поведение потенциала взаимодействия нейтрона с кристаллом имеет резонансный характер, с амплитудой равной модулю g-гармоники потенциала взаимодействия Vg и шириной порядка брэгговской ширины отражения [1].

Для нецентросимметричного кристалла, данное явление приводит к эффектам вращения спина [2] и возникновению гигантского электрического поля, действующего на нейтрон, что планируется использоваться для поиска электрического дипольного момента нейтрона [3].

В случае прохождения тепловых нейтронов через идеальный кристалл, т. е. кристалл имеющий степень несовершенства меньше, чем брэгговская ширина отражения, ширина этой особой области будет составлять ~ 10-5 от энергии нейтрона. Таким образом, изменение энергии нейтрона на величину ~ 10-5 приведет к изменению потенциала взаимодействия нейтрона с кристаллом в разы, т. к. Vg по порядку величины совпадает с оптическим потенциалом взаимодействия нейтрона с кристаллом V0.

Исследование данного эффекта проводилось в двухкристальной геометрии дифракции по Брэггу. Было обнаружено изменение энергии нейтрона после прохождения, вблизи брэгговского условия, толстого кристалла, движущегося с ускорением. Этот эффект возникает за счет того, что скорость нейтрона относительно кристалла, т. е. отклонение от условия Брэгга и, соответственно, показатель преломления, менялись за время пролета нейтрона через кристалла. Таким образом, изменение энергии на входе было не равно изменению энергии нейтрона на выходе кристалла, что приводило к изменению полной энергии нейтрона.

Работа поддержана Российским фондом фундаментальных исследований (грант № 12-02-00446-a) и Министерством науки и образования Российской Федерации (проект № 2012-1.2.1-12-000-1012-016).

Список литературы 1. Федоров В. В., Воронин В. В. Новые возможности поиска ЭДМ нейтрона поляризационным методом при дифракции в кристалле без центра симметрии /Физика ат. ядра и элементарных частиц (Материалы Юбилейной XXX Зимней школы ПИЯФ, ч.1), СПб, 1996, c.123-164.

2. V.V. Fedorov, E.G. Lapin, S.Y. Semenikhin, V.V. Voronin, The effect of cold neutron spin rotation at passage through a noncentrosymmetric crystal,Appl. Phys., 2002, A74, s91 — s93.

3. V.V. Fedorov, M. Jentschel, I.A. Kuznetsov, E.G. Lapin, E. LelivreBerna, V. Nesvizhevsky, A. Petoukhov, S.Yu. Semenikhin, T. Soldner, V.V. Voronin, Yu.P. Braginetz, Measurement of the neutron electric dipole moment via spin rotation in a non-centrosymmetric crystal, Physics Letters B 694 (2010) 22-25.

Теоретическое исследование эффектов нарушения P и T в твёрдых телах СкрипниковЛ.В.1, Эл.почта:[email protected] Поиск эффектов нарушения пространственной (P) и временной (T) инвариантности является одним из наиболее перспективных способов тестирования Стандартной Модели и её расширений. Наиболее жестАтомная физика и физика элементарных частиц кое ограничение на величину электрического дипольного момента электрона и шиффовского момента ядра (ненулевое значение которых возможно только в случае одновременного нарушения P и T) получено в экспериментах на атомах и двухатомных молекулах. Как было показано более 40 лет назад, эксперименты по измерению P,T-нечётных эффектов могут быть выполнены на твёрдых телах. Для интерпретации всех таких экспериментов в терминах интересующих величин шиффовского момента ядра или ЭДМ электрона необходимо знать определённые параметры (такие как градиент электронной плотности на ядре тяжелого элемента, эффективное электрическое поле и др.).

Эти параметры могут быть вычислены только теоретически. Данные параметры могут быть объединены в класс «остовных» свойств (ОС).

ОС — это свойства, соответствующие операторам, среднее значение которых определяется изменением плотностей валентных электронов в области, близкой к ядру рассматриваемого (тяжёлого) атома в соединении. Помимо параметров P,T-нечетных взаимодействий к данному классу относятся магнитная дипольная постоянная сверхтонкой структуры, химические сдвиги рентгеновских линий, и др.

Для корректного вычисления ОС необходимо учитывать как эффекты электронной корреляции, так и релятивистские эффекты.

На настоящий момент прямые методы подобных исследований, т.е.

полноэлектронные корреляционные расчёты с гамильтонианом Дирака-Кулона-Брейта, являются сложными уже в случае атомов и двухатомных молекул. Исследование же твёрдых тел представляет значительно более сложную задачу. Нами предложен и реализован метод вычисления остовных свойств в твёрдых телах, в основе которого положена концепция двухшагового расчёта остовных свойств [1], позволяющая существенно упростить задачу, не снизив точности вычислений. Для апробации метода рассчитан параметр P,T-нечётного взаимодействия в кристалле PbTiO3, выдвинутого в работе [2] в качестве перспективной системы для измерения шиффовского момента ядра Pb. Для определения погрешности использованных приближений (метода теории функционала плотности), выполнены также расчёты рассматриваемого свойства для 1 S + состояния молекулы PbO в рамках (i) допущений, использованных при рассмотрении кристалла, и (ii) в рамках двухкомпонентного релятивистского метода связанных клаАтомная физика и физика элементарных частиц стеров с учётом однократных, двукратных и пертурбативных трёхкратных кластерных амплитуд. Автор благодарит за поддержку фонд Дмитрия Зимина «Династия». Работа поддержана грантом НИР из средств СПбГУ, грант № 0.38.652.2013, а также грантом РФФИ 13-02-01406.

Список литературы 1. A.V. Titov, N.S. Mosyagin, A.N. Petrov, T.A. Isaev, D.P. DeMille, Progr.

Theor. Chem. Phys. B 15, 253 (2006);

2. T.N. Mukhamedjanov, O.P. Sushkov, Phys. Rev. A 72, 034501 (2005).

Вычисление спектров и поляризуемостей ионов изоэлектронной серии атома магния КоноваловаЕ.А.1, Козлов М. Г.1, Сафронова М. С. Университет Делавера, США Эл.почта:[email protected] Дипольная поляризуемость атома и иона во многом определяет отклик электронного облака на влияние внешнего электрического поля.

Это атомное свойство влияет на показатель преломления, ионную подвижность и диамагнитную восприимчивость среды. Также атомная поляризуемость широко используется при построении различных теоретических моделей описания ядерных эффектов в спектроскопии ридберговских состояний, сил Ван-дер-Ваальса и других модельных потенциалов. Однако, атомная поляризуемость недостаточно изучена экспериментально, что является острым вопросом развития области оптических стандартов частоты.

В представленной работе методом связанных кластеров в сочетании с методом наложения конфигураций вычислены дипольные поляризуемости ионов изоэлектронной серии атома магния (Mg, Al+, Si++, P+3, S+4). Для вычислений использованы пакеты программ Тупицына И.И. [1], Сафроновой М.С. и Джонсона У.Р. [2]. Спектры поглощения рассматриваемых ионов экспериментально измерены с точностью, превосходящей возможности современных теоретических методов.

Для оценки надежности выполненных расчетов, вычислены спектры Атомная физика и физика элементарных частиц ионов и выполнено сравнение с экспериментальными данными. Постепенный учет более высоких поправок позволил создать систематическую процедуру оценки ошибок.

Работа поддержана грантом РФФИ № 11-02-00943-а.

Список литературы 1. Kotochigova S. A., Tupitsyn I. I., Theoretical investigation of rare-earth and barium spectra by the Hartree-Fock-Dirac method, J.Phys.B, v. 20, p. 4759Safronova M. S., Kozlov M. G., Johnson W. R., and Jiang D., Development of a configuration-interaction plus all-order method for atomic calculations, Phys. Rev. A, v. 80, p. 012516, 2009.

К поиску эффектов нарушения P,T-четности в атоме Tl и молекуле RaF КудашовА.Д.1,2, Скрипников Л. В.1,2, Петров А. Н.1,2, Титов А. В.1, Эл.почта:[email protected] На протяжении последних десятилетий активно ведется поиск эффектов нарушения пространственной (P-) и/или временной (T-) четностей. Такие взаимодействия могут приводить к появлению физических величин, таких как электрический дипольный момент (ЭДМ) элементарных частиц и др. Экспериментальное измерение данных величин является одним из наиболее перспективных методов проверки Стандартной модели и её расширений. Настоящий доклад посвящён теоретическому исследованию электронной структуры молекулы RaF и атома таллия для поиска анапольного момента ядра Ra и ЭДМ электрона, соответственно.

Анапольный момент индуцируется P-нечетным взаимодействием в атомном ядре с ненулевым спином. До настоящего момента попытки измерения этой величины предпринимались лишь в экспериментах с изотопом 133Cs [1] и изотопом 205Tl [2], однако полученные результаты оказались в противоречии друг с другом. Недавно в работе [3] было предложено измерить анапольный момент ядра в молекуле RaF. Перспективность данной системы обусловлена высоким значением Wa— параметра, определяемого электронной структурой молекулы, а также относительной доступностью и достаточным временем жизни изотопов Ra со спином ядра I =1/2.

В настоящее время наилучшее экспериментальное ограничение на величину ЭДМ электрона в атомных системах получено на пучке из атомов таллия. Для интерпретации экспериментальных данных в терминах ЭДМ электрона необходимо знать величину коэффициента усиления ЭДМ электрона. Однако, последние расчёты данной характеристики [4, 5] дали противоречащие друг другу результаты. Поэтому нами был выполнен собственный расчет коэффициента усиления.

Точность экспериментов на атомах и двухатомных молекулах требуют развитие теоретических методов прецизионного исследования электронной структуры таких систем. С применением развиваемых нашей группой методов, позволяющих максимально точно учесть как релятивистские эффекты, так и эффекты электронной корреляции, нами был вычислен параметр Wa, входящий в эффективный гамильтониан взаимодействия электронной структуры RaF со спином ядра Ra, а также коэффициент усиления ЭДМ электрона в атоме Tl. Обе эти величины определяют чувствительность рассматриваемых систем к эксперименту.

Работа поддержана грантом СПбГУ 0.38.652.2013 и грантом РФФИ 13-02-01406.

Список литературы 1. C. S. Wood, S. C. Bennett, D. Cho, B. P. Masterson, J. L. Roberts, C. E.

Tanner, C. E. Wieman, Science 275 (1997) 1759;

2. P. A. Vetter, D. M. Meekhof, P. K. Majumder, S. K. Lamoreaux, and E. N.

Fortson, Phys. Rev. Lett. 74, 2658 (1995);

3. T. A. Isaev, S. Hoekstra, and R. Berger, Phys. Rev. A, 82, 052521 (2010);

4. S. G. Porsev, M. S. Safronova, and M. G. Kozlov, Phys. Rev. Lett. 108, 173001 (2012);

5. H. S. Nataraj, B. K. Sahoo, B. P. Das, and D. Mukherjee, Phys. Rev. Lett.

106, 200403 (2011).

Атомная физика и физика элементарных частиц Перезарядка при холодных столкновениях атомов рубидия с ионами кальция и иттербия ЯковлеваС.А.1, Беляев А. К.1, Бучаченко А. А. МГУ им. М. В. Ломоносова Эл.почта:[email protected] С развитием гибридных ловушек, в которых охлажденные атомные ионы радиочастотной ловушки взаимодействуют с ультрахолодными атомами магнито-оптической ловушки или бозе-эйнштейновского конденсата, стало возможным экспериментальное исследование ионно-нейтральных процессов, происходящих при низких энергиях. В таких условиях вклад в столкновения вносят всего несколько парциальных волн, что обуславливает большую роль резонансных и излучательных эффектов.

Проведенное теоретическое исследование процессов перезарядки при холодных столкновениях атомов рубидия с катионами кальция и иттербия показало, что доминирующие механизмы в этих системах различны: при столкновениях Ca+ + Rb основной вклад в сечение вносят неадиабатические переходы за счет спин-орбитального взаимодействия, в то время как при столкновениях Yb+ + Rb доминирующим процессом является излучательная перезарядка, а неадиабатические эффекты пренебрежимо малы. В рассчитанных сечениях процессов перезарядки наблюдается резонансная структура, обусловленная туннелированием сквозь центробежный барьер, характерная для режима Ланжевена.

Результаты исследования системы (CaRb)+ были подтверждены экспериментальным исследованием [1], рассчитанные константы скорости для столкновений (YbRb)+ так же хорошо согласуются с данными эксперимента [2].

Список литературы 1. F.H.J. Hall, P. Eberle, G. Hegi, S. Willitsch, M. Raoult, M. Aymar, O. Dulieu, Ion-neutral chemistry at ultralow energies: dynamics of reactive collisions between laser-cooled Ca+ ions and Rb atoms in an ion-atom hybrid trap, Molecular Physics (in press), DOI:

10.1080/00268976.2013.780107, 2013;

2. C. Zipkes, S. Palzer, L. Ratschbacher, C. Sias, M. Kohl, Cold heteronuclear atom-ion collisions, Physical Review Letters, 105, 133201, 2010.

БИОФИЗИКА

Низкочастотная динамика коротких пептидов ВашченковВ.Э.1,2, Федосеев А. И.2, Савватеева-Попова Е. В.3, Лушников С. Г.2, Хавинсон В. Х. ФТИ им. А.Ф.Иоффе Институт Физиологии им. И.П.Павлова Институт Биорегуляции и Геронтологии СЗО РАМН Эл.почта:[email protected] Современные исследования показали, что применение пептидов перспективно при лечении различных заболеваний, характерных для пожилого возраста. Было показано, что пептиды способны взаимодействовать с ДНК для исправления (фиксации) различных сбоев в ней, однако механизм взаимодействия пока не ясен. Исследованиям взаимодействия ДНК с пептидами предшествует изучение физико-химических свойств пептидов. Особый интерес связан с динамикой пептидов, т.е. с изменением собственных колебаний макромолекулы при эволюции структуры. Это обусловлено тем, что при взаимодействии пептидов с ДНК меняется и низкочастотная динамика как пептида, так и ДНК. Таким образом, анализ низкочастотной динамики образовавшегося комплекса позволит детально разобраться с механизмами взаимодействия ДНК и пептидов. В настоящей работе представлены результаты исследования низкочастотной динамики коротких пептидов при изменении температуры и концентрации.

В качестве объектов исследования были выбраны 3 пептида, используемые в различных исследованиях наших коллег. Эти пептиды имеют различное число аминокислотных остатков: дипептид АД7, трипептид Т33 (пениалон) и тетрапептид бронхоген.

Для исследования низкочастотной динамики пептидов использовалось мандельштам-бриллюэновского рассеяния (МБР) света. МБР в жидкостях — это неупругое рассеяние света на адиабатических флуктуациях плотности. Скорость гиперзвука, полученная в экспериментах Биофизика по МБР света в растворах биополимеров связанна с динамикой отдельных молекул. Через нормировки температурной зависимости скорости гиперзвука в растворе на зависимость в растворителе можно получить вклад, вносимый растворенный веществом.

Для дипептида, полученная нормированная температурная зависимость скорости гиперзвука имеет минимум при температурах около 335 — 345 K. Численный анализ показал, что молекулы дипептида склонны образовывать димеры. Предполагается, что димеры образуются в начальном растворе, тогда наличие минимума говорит о распаде димеров на отдельные молекулы при указанных температурах.

Дальнейшее увеличение температуры приводит к монотонному увеличению нормированной скорости гиперзвука.

Температурные зависимости скорости гиперзвука для бронхогена и пениалона схожи, но существенно отличаются от дипептида: скорости гиперзвука для этих пептидов монотонно увеличиваются с ростом температуры. Температурные зависимости скорости гиперзвука при прямом (увеличении температуры) и при обратном (уменьшении температуры) ходе имеют расхождение около 350 K. Наблюдаются аномалии в температурных зависимостях экстинции рассеяния и затухания гиперзвука. Такое поведение говорит о структурных изменениях в данных пептидах, причем на высоких концентрация характер обратного хода по температуре позволяет говорить о необратимости этих изменений. Возможно, на высоких концентрациях происходит образование агрегатов при температуре выше 350 K, которые сохраняются при уменьшении температуры.

Неинвазивный спекл-датчик скорости крови в микроциркуляторном русле ЛукашоваО.Ф. Эл.почта:[email protected] Применение лазеров и лазерных технологий при создании современной биомедицинской диагностической аппаратуры открыло новые, уникальные как с практической, так и научной точек зрения, возможности по изучению состояния организма человека. При этом наиболее перспективна аппаратура, позволяющая получить диагностическую информацию неинвазивно и максимально безвредно для обследуемого.

В связи с этим, цель работы состоит в разработке лабораторной модели датчика скорости капиллярного кровотока в коже человека.

Среди диагностических биомедицинских параметров, наиболее значимых для оценки состояния организма, одно из первых мест занимает характеристика динамики крови в микроциркуляторном русле органов человека, в частности кожи. Несмотря на значительное число работ по измерениям динамических параметров кровотока в сосудах и микроциркуляции крови в биотканях, актуальной остается задача создания мобильного прибора, позволяющего проводить измерения, как в амбулаторных, так и в стационарных условиях.

Параметры микроциркуляторного кровотока определяются динамикой крови в сети капилляров исследуемого участка кожи, что оказывается важным диагностическим показателем при ожоговом или раневом поражении тканей, в процессе заживления рубцов и при исследовании кожных новообразований.

Для неинвазивной регистрации динамики микроциркуляции крови применяется методический подход, основанный на принципах динамики случайных когерентных оптических полей (спекл-полей), формирующихся при рассеянии зондирующего лазерного излучения биотканью (преимущественно эритроцитами крови микроциркуляторного русла) [1–3].

Ранее нами исследовался датчик, сенсорная часть которого состояла из лазерного модуля и одиночного приемного волокна, сопряженного с ФЭУ. Для определения измерительных возможностей разрабатываемого датчика был выполнен ряд натурных экспериментов на волонтерах. Экспериментальные исследования показали, что такая компоновка сенсора имеет ряд недостатков, в частности, чувствительность датчика к воздействию внешних факторов, в том числе, к механическим вибрациям и естественному тремору руки оператора.

В связи с этим был осуществлен поиск методов преодоления этих особенностей. Проведенный анализ возможных вариантов практической реализации метода позволил определить один из путей решения Биофизика проблемы помехозащищенности: построение схемы сенсорной части датчика дифференциального типа. Такой датчик обладает преимуществами перед одноканальной схемой, в частности, малой чувствительностью к внешним факторам (вибрации, засветке).

Результаты проведенных экспериментальных исследований разработанного сенсора, в целом подтвердили заявленные преимущества по сравнению с одноканальным вариантом. Однако и дифференциальная схема не свободна от недостатков. В первую очередь, регистрируемый информационный сигнал зависит от пространственного расположения фотоприемников относительно ориентации сосудов в исследуемом объеме, что вносит определенные трудности при обработке информационного сигнала.

При исследовании возможных путей устранения указанных недостатков в работе рассматриваются различные методы компоновки сенсорной части и обработки информационного сигнала, в частности, кросс-корреляционный подход [5].

Реализованные варианты построения датчика удовлетворяют существующим диагностическим требованиям, однако сенсорная часть датчика требует развития. Кроме того, сенсорная часть датчика должна быть более функциональной и регистрировать не только скорость кровотока, а целый набор его параметров, например, оксигенацию, кровенаполнение тканей, пульсовый ритм [6].

Кроме того, в состав датчика целесообразно включить телекоммуникационный канал для передачи информационного сигнала в центр мониторинга или лечащему врачу, что позволит дистанционно и своевременно выявить такие формирующиеся состояния как инфаркт, инсульт, диабетическая кома.

В докладе представлены преимущества и недостатки исследуемых методов регистрации и обработки информационного сигнала, определены перспективы развития.

Список литературы 1. Asacura, T., N. Takai, Dynamic laser speckles and their application to velocity measurements of diffuse object, Applied Physics, Vol. 25, P.

2. Мокрова, Д.В., Бесконтактная диагностика физических параметров биологических объектов на основе оптических спекл-полей и дифрактометрии, дис. канд. физ.-мат. наук: 01.04.21: защищена 09.12.10: утв. 08.04.2011, С. 53–71, 2010;

3. Ульянов, С.С., Что такое спеклы, Соровский образовательный журнал, 4. F.F.M. de Mul, J. van Spijker, D. van der Plas, Mini laser-Dopler (blood) flow monitor with diode laser source and detection integrated in the probe, Applied optics, Vol.23., №17. — P. 1–3, 1984;

5. Wilson M. C., Harvey J. D., Twin beam laser velocimeter for the investigation of spermatozoon motility, Biophys. J., Vol. 41., P. 13–21, 6. Танганаг А. В., Чемерис Н. К., Адаптивный вейвлет-анализ колебаний периферического кровотока кожи человека, Биофизика, том 54, вып. 3, 2H ЯМР исследования кристаллов лизоцима тетрагональной модификации ПивовароваЮ.В.1,2, Лушников С. Г.2, Залар Боштиан Institute Joef Stefan, Ljubljana, Slovenia Эл.почта:[email protected] Интерес к 2H ЯМР исследованиям белковых кристаллов главным образом обусловлен проблемой понимания взаимодействия в системе белок-вода, имеющего первостепенное значение для обеспечения биологической активности белков. Твердотельная ЯМР спектроскопия в этом случае является удобным методом, так как дает возможность получения информации, как о структурных, так и о динамических особенностях взаимодействия молекул. В белковых кристаллах вода является неотъемлемой частью и занимает от 30 до 70 % процентов всего объема кристалла. Она включает в себя как полностью разупорядоченную воду, заполняющую пространство между молекулами белка, так и молекулы воды, имеющие высокую степень упорядоченности (вода, образующая гидратную оболочку белковых молекул). Твердотельная 2Н ЯМР спектроскопия, основанная на явлении ядерного квадрупольБиофизика ного резонанса, является более информативным методом для изучения воды в анизотропном окружении, чем протонный резонанс. В связи с этим, в качестве образцов для 2Н ЯМР используются дейтерированные кристаллы белков, выращенные из растворов на основе D2O.

В данном исследовании измерялся сигнал от ядер 2Н в дейтерированных кристаллах лизоцима тетрагональной сингонии (пр. гр. P43212).

Измерения проводились на ЯМР спектрометре Bruker Avance III МГц при комнатной температуре. Был получен 2H ЯМР спектр высокого разрешения, прослежена ориентационная зависимость квадрупольного расщепления и ширины спектральных линий, а также определены главные компоненты тензора квадрупольного взаимодействия для ядер 2Н и установлено время их продольной релаксации. Полученные результаты позволяют оценить динамику и характер ориентации упорядоченных молекул воды в кристалле лизоцима тетрагональной модификации, а также возможное влияние симметрии белкового кристалла на закономерную ориентировку молекул воды.

Список литературы 1. Rupp B. Biomolecular Crystallography: Principles, Practice, and Application to Structural Biology. Abingdon, New York: Garland Science, Taylor & Francis Group. Pp. 808. 2010;

2. Nakasako M. Water-protein interactions from high resolution protein crystallography. Philosophical Transactions Royal Society London B V.

359. P. 1191-1206. 2004;

3. Borah B., Bryant R. G. Deuterium NMR of water in immobilized protein systems. Biophysical Journal. V. 38. P. 47-52. 1982.

Изучение влияния холестерина на механические свойства кровяных клеток K НяпшаевИ.А.1, Чубинский-Надеждин В. И. 2, Анкудинов А. В.1, Институт цитологии РАН Эл.почта:[email protected] Изменение механических свойств одиночных биологических клеток может служить индикатором их злокачественного перерождения и трансформации [1]. Особенно интересен анализ механического отклика мембранных и субмембранных структур клетки, где происходят важные физиологические процессы. Одним из важнейших компонентов клеточной мембраны клеток является холестерин. Изменение уровня концентрации мембранного холестерина в клетке может запускать процессы трансформации субмембранных клеточных структур, таких как актиновый кортикальный цитосклет, что в свою очередь может приводить к изменению механических свойств клетки.

В данной работе исследовались культивируемые клетки миелоидной лейкемии человека линии К562. Изучалось влияние содержания холестерина в плазматической мембране клетки на ее механические свойства и структуру. Для снижения уровня холестерина клетки инкубировали в присутствии акцептора стеролов метил-бета-циклодекстрина (МбЦД). С помощью оптической конфокальной флуоресцентной микроскопии была выявлена сборка актинового цитоскелета клетки, вызванная распадом микродоменов холестерина в мембране. Как будет описано ниже, это привело к существенному изменению упруго-механических свойств клеток. Измерения механических свойств клеток проводились двумя способами. В первом использовался метод локальной фиксации потенциала (patch-clamp), который косвенно позволяет оценить жесткость плазматической мембраны клеток. Из полученных с помощью patch-clamp данных следует, что мембрана упрочнилась примерно в 1.7 раза. Во втором способе применялся особый подход измерения механических параметров клеток с помощью атомно-силовой микроскопии (АСМ). Особенностью данного подхода является использование специальных биозондов АСМ [2, 3], которые позволяют проводить точные неразрушающие исследования механических свойств одиБиофизика ночных клеток с субмикронным разрешением, что дает возможность проводить диагностику субмембранных клеточных структур. Проведенные АСМ исследования показали, что обработка клеток МбЦД приводит к увеличению локальной жесткости и модуля упругости клеток в 1.5 раза, по сравнению с контрольными клетками. Полученные данные позволяют сделать вывод, что при введении в физиологическую среду МбЦД, вызывающего повышенную экстракцию холестерина из липидного бислоя мембраны, действительно, происходит увеличение локальной жесткости и модуля упругости субмембранных структур клетки, обусловленное реорганизацией актинового цитоскелета.

В работе показано, что комбинированное использование конфокальной флуоресцентной и атомно-силовой микроскопии, а также метода patch-clamp, дает более полную информацию о внутриклеточных процессах. Полученные результаты крайне интересны для понимания роли холестерина в процессах внутриклеточной сигнализации и клеточной механотрансдукции в трансформированных клетках. Результаты проведенных экспериментов важны для прогнозирования побочных эффектов терапии, направленной на коррекцию липидного профиля и снижение уровня холестерина, так как изменение упруго-механических свойств кровяных клеток влияет на общий кровоток в сосудах и капиллярах организма человека.

Работа поддержана грантом «Стипендии президента РФ для молодых ученых и аспирантов 2012-2014», грантом «Ведущие научные школы» НШ-3008.2012.2.

Список литературы 1. Vanapalli S. A., Duits M., Mugele F. Microfluidics as a functional tool for cell mechanics // Biomicrofluidics. — 3. — P. 012006 (1-15). — 2009;

2. Няпшаев И. А., Анкудинов А. В., Стовпяга А. В., Трофимова Е. Ю., Еропкин М. Ю. Диагностика живых клеток в атомно-силовом микроскопе, используя субмикронный сферический зонд калиброванного радиуса кривизны // ЖТФ.– 82(10). — C. 109–116. — 2012;

3. Анкудинов А. В., Быков В. А., Няпшаев И. А., Шубин А. Б., Сафронова О. В. Способ изготовления коллоидного зондового датчика для атомно-силового микроскопа // Патент RU 2481590. — приоритет от 17.08.2010. — Опубл. 10.05.2013. –бюл.№13.

Образование межмолекулярных сшивок производными актиноцина при взаимодействии с ДНК в условиях полуразбавленных растворов ОсинниковаД.Н.1, Морошкина Е. Б. Эл.почта:[email protected] В настоящей работе методом вискозиметрии исследовали комплексы ДНК с производными актиноцина, содержащими в амидных группах диалкиламиноалкильные группировки. Эти соединения, являющиеся аналогами противоопухолевого антибиотика актиномицина D, были синтезированы в Санкт-Петербургском государственном техологическом институте (техническом университете).

Ранее было показано, что производные актиноцина этой группы связываются с ДНК подобно актиномицину D интеркаляционным способом в результате встраивания актиноцинового хромофора в двойную спираль ДНК. Концентрационная зависимость приведенной вязкости растворов ДНК и ее комплексов является прямолинейной в области разбавленных растворов независимо от условий приготовления комплексов. Это позволяет определить характеристическую вязкость ДНК и ее изменение при взаимодействии с производными актиноцина и сделать вывод о способе связывания этих соединений с ДНК [1].

В нашей работе было обнаружено аномальное гидродинамическое поведение растворов комплексов ДНК с очень низким содержанием актиноцина, приготовленных в условиях полуразбавленного раствора.

Оказалось, что при стехиометрии комплекса 1 молекула лиганда приходится на 50–100 пар азотистых оснований ДНК, вид зависимости приведенной вязкости растворов комплекса от концентрации ДНК зависит от условий приготовления комплекса. В случае приготовления комплекса в условиях полуразбавленного раствора, т. е. при концентрации ДНК, превышающей обратную величину ее характеристической вязкости, уменьшение концентрации приводит к заметному росту приведенной вязкости, что свидетельствует об изменении структуры комплекса или межмолекулярных взаимодействий при разбавлении.

Мы предположили, что такое аномальное поведение растворов комплексов ДНК с производными актиноцина связано с образованием меБиофизика жмолекулярных сшивок при приготовлении комплекса в условиях перекрывания макромолекулярных клубков в растворе.

Такие сшивки могут образовываться за счет взаимодействия двух протонированных диалкиламиногрупп актиноцина с отрицательно заряженными фосфатными группами, принадлежащими разным молекулам ДНК в местах их сближения или перекрывания. При приготовлении комплексов в условиях разбавленных растворов такие сшивки не образуются, а низкое содержание актиноцина в комплексе даже в случае интеркаляционного связывания не вызывает заметных изменений в макромолекулярной структуре двойной спирали ДНК. Аномальное поведение растворов исчезает при увеличении градиента скорости ротационного вискозиметра, вероятно, из-за разрушения сшивок. Подобный тип взаимодействия наблюдался нами только при низкой ионной силе раствора ( = 0.001). Повышение ионной силы до 0.1 приводило к исчезновению аномалии, что говорит о значительной роли электростатических взаимодействия в образовании подобных комплексов.

Сравнительное исследование гидродинамического поведения комплексов ДНК с производными актиноцина различной структуры позволили сделать вывод о том, какие структурные элементы соединения ответственны за образование сшивок.

Сшивки образуют соединения, содержащие протонированные диэтиламиногруппы, и не образуют соединения с незамещенными аминогруппами и диметиламиногруппами. Длина алкильной цепи в исследованных соединениях не играет существенной роли для образования сшивок.

Обнаруженный новый способ связывания производных актиноцина с ДНК может иметь биологическое значение, так как условия образования сшивки: большая концентрация ДНК и низкая концентрация лиганда, реализуются в условияхinvivo.

Список литературы 1. Морошкина Е. Б., Кривцова М. А., Глибин Е. Н., Влияние природы заместителей амидов актиноцина на способ их связывания с ДНК, Биофизика, т. 47, с. 444, 2002 г.

Модель взаимодействия ДНК с потенциальными противоопухолевыми соединениями на основе рутения, содержащими биологически активные лиганды КоженковП.В.1, Бакулев В. М.1, Турел И.2, Касьяненко Н. А. Университет г. Любляны (Словения) Эл.почта:[email protected] В настоящее время выделяют три основных типа лечения злокачественных образований: хирургическое вмешательство, облучение и химиотерапия. При химиотерапии действие препаратов направлено либо на уничтожение раковых клеток, либо на лишение клеток сигналов клеточного деления, либо на стимуляцию защитных сил организма. К настоящему моменту все существующие препараты первого типа обладают низкой избирательностью к опухолевым клеткам и высокой токсичностью по отношению к организму в целом. В связи с этим, создание и исследование новых противоопухолевых препаратов является важной и актуальной задачей.

Среди противоопухолевых препаратов особое место занимают препараты на основе координационных соединений металлов платиновой группы. В данной работе представлены результаты исследования влияния двух потенциальных противоопухолевых соединений на основе рутения (II) [Ru(6-cymene)Cl(O,O-nalidixicato)] и [Ru(6-cymene) Cl(phen-Ph2)]Cl, синтезированных в университете г. Любляны (Словения) в научной группе профессора И. Турела, на конформацию молекулы ДНК в растворе Практическая значимость работы обусловлена тем, что полученные в работе данные могут способствовать более направленному изменению химической структуры известных соединений и дать информацию о дальнейшем направлении синтеза для разработки новых противоопухолевых препаратов этого класса. Действительно, действие препаратов, направленных на уничтожение клеток злокачественных опухолей, основано на образовании их необратимых комплексов с ядерной ДНК. В связи с этим модельные системы (водные растворы ДНК) могут служить основой для установления молекулярного механизма действия новых соединений, синтезированных для лечения таких патологий. Сравнение полученных результатов с действиБиофизика ем наиболее активного, но и весьма токсичного препарата этого класса (цисплатина) поможет выявить особенности влияния структурных характеристик на результат воздействия.

В работе методами низкоградиентной вискозиметрии, УФ-спектроскопии, кругового дихроизма, электрофореза и атомно-силовой микроскопии было изучено взаимодействие соединений [Ru(6-cymene) Cl(O,O-nalidixicato)] и [Ru(6-cymene)Cl(phen-Ph2)]Cl с молекулой ДНК в растворах различной ионной силы при вариации pH. Также был произведен квантово-механический расчет структур молекул рассматриваемых в работе соединений с последующим использованием этих структур для осуществления процедуры молекулярного «докинга»

на макромолекуле ДНК. Таким образом, одновременное использование экспериментальных методов и теоретических расчетов позволило наиболее полно описать модель взаимодействия соединений с ДНК.

Показано, что соединения [Ru(6-cymene)Cl(O,O-nalidixicato)] и [Ru(6-cymene)Cl(phen-Ph2)]Cl взаимодействуют с молекулой ДНК, вызывая изменение ее конформации, и в случае второго соединения это изменение выражено заметнее, чем в случае первого. Образование комплексов реализуется в растворах малой ионной силы, тогда как при физиологических условиях (0,15 М NaCl) и более высоких концентрациях соли в растворе связывание становится все более затруднительным, что типично для подобных соединений. Также в работе проводится анализ данных и предлагается модель взаимодействия исследуемых соединений с ДНК. Были получены и оценены некоторые важные экспериментальные параметры — константа связывания для [Ru(6cymene)Cl(O,O-nalidixicato)] и значения pK для обоих соединений при различных ионных силах. Рассмотрена конкуренция за место связывания на ДНК между комплексами рутения и цисплатином.

Список литературы 1. Vaidyanathan V. G.; Balachandran Unni Nair. Synthesis, characterization and electrochemical studies of mixed ligand complexes of ruthenium(II) with DNA Dalton Trans., 2005, 2842 — 2848;

2. Brunner H.; Weber M.; Manfred Zabel M. [(Cy)Ru(LL*)Cl] and related half-sandwich compounds/two diastereomers in the same single crystal.

Coordination Chemistry Reviews 242, 2003, 3 — 13;

3. Qingchun Ge; T. S. Andy Hor. Stepwise assembly of linearly-aligned Ru–M–Ru (M = Pd, Pt) heterotrimetallic complexes with r-4-ethynylpyridine spacer. Dalton Trans., 2008, 2929–2936;

4. Brabec V.; Novakova O. DNA binding mode of ruthenium complexes and relationship to tumor cell toxicity. Drug Resistance Updates 9, 2006, 111–122;