1971 г. Декабрь Том 105, вып. 4 - elibrary.ltelibrary.lt/resursai/uzsienio...

1971 г. Декабрь Том 105, вып. 4

УСПЕХИ ФИЗИЧЕСКИХ НАУК

СОВЕЩАНИЯ И КОНФЕРЕНЦИИ

530

НАУЧНАЯ СЕССИЯ ОТДЕЛЕНИЯ ОБЩЕЙ ФИЗИКИИ АСТРОНОМИИ АКАДЕМИИ НАУК СССР

СОВМЕСТНО С ОТДЕЛЕНИЕМ. ФИЗИКО-ТЕХНИЧЕСКИХИ МАТЕМАТИЧЕСКИХ НАУК

АКАДЕМИИ НАУК УЗБЕКСКОЙ ССР

(14—16 апреля 1971 г.)

С 14 по 16 апреля 1971 г. в конференц-зале Института электроники АН УзССР(г. Ташкент) проходила выездная научная сессия Отделения общей физики и астроно-мии АН СССР и Отделения физико-технических и математических наук АН УзССР.На сессии были заслушаны доклады:

1. С А. А з и м о в. О важнейших направлениях исследований в области физикии астрономии в институтах Академии наук Узбекской ССР.

2. У. А - А р и ф о в . Основные достижения и задачи исследований взаимодейст-вия атомных частиц с поверхностно твердого тела.

3. Э· И. А д и ρ о в и ч, Фотоэлектрический и фотомагнитный эффекты в полу-проводниковых пленках.

4. В. П. Щ е г л о в . Перспективы развития астрономии в Узбекистане.5. М. С· С а и д о в. К вопросу о совместном распределении примесей в полу-

проводниках.6. Я· Б- З е л ь д о в и ч , Г. С- Б и с н о в а т ы й - К о г а н, Е. В. Л е в и ч,

Р- А- С ю н я е в. Взаимодействие вещества и излучения в астрофизических условиях.7. И. С Ш к л о в с к и й . Современное состояние рентгеновской астрономии.8. И. Д. Н о в и к о в . «Горячая» Вселенная и химический состав дозвездного

вещества.9. П. В. Ш е г л о в. Астроклиматические условия в Средней Азии и Казахстане.10. Г. Я. У м а р о в. О развитии работ по использованию энергии Солнца

в системе Академии наук Узбекской ССР.Ниже публикуется краткое содержание или изложение представленных докладов.

С. А. Азимов. О в а ж н е й ш и х н а п р а в л е н и я х и с с л е д о в а н и йв о б л а с т и ф и з и к и и а с т р о н о м и и в и н с т и т у т а х А к а д е м и ин а у к У з б е к с к о й ССР.

В системе АН УзССР имеются три физических института (Физико-технический,Электроники, Ядерной физики) и Астрономический институт.

В Физико-техническом институте научные исследования и научно-техническиеразработки развиваются в основном по двум направлениям: физика полупроводников,гелиофизика и гелиотехника.

В области физики полупроводников заложены научные основы нового направ-ления физики твердого тела и электроники — диэлектрической электроники. Созданыи исследованы диэлектрические диодные структуры на основе монокристаллическогокремния. Изучены закономерности токов двойной инжекции в полупроводниках.

Проведены фундаментальные теоретические и экспериментальные исследованияв области оптоэлектроники — по теории регенеративного оптрона, эффекту аномальнобольших фотонапряжений, фотоэлектрическим явлениям в гетеропереходах π др.В полупроводниковых пленках обнаружен и исследован фотомагнитный эффект.

Получены важные результаты в исследовании совместного распределенияпримесей в кристаллах, изучении влияния дислокаций и точечных дефектов на спойст-

744 СОВЕЩАНИЯ И КОНФЕРЕНЦИИ

ва кристаллов. В частности, развита молекулярно-статистическая теория распределе-ния примесей в многокомпонентных твердых растворах замещения на основе элемен-тарных веществ и соединений, изучены взаимодействие примесей в кремнии, росткристаллов карбида кремния и другие вопросы.

Разработан эффективный метод расчета динамических характеристик полупро-водниковых и диэлектрических диодов, что позволило выявить влияние ловушекна режим усиления диодов Ганна.

Осуществлен ряд технологических и приборных разработок. В частности, сов-местно с другими организациями разработана технология промышленного производствасверхчистого кремния, качество которого на уровне лучших мировых стандартов.Разработаны различные типы устройств оптоэлектроники и диэлектрической электро-ники, а также специальные полупроводниковые приборы. Внедрен прибор для изучениябыстрых (10~7—ΙΟ"11 сек) релаксационных процессов в полупроводниках —«нано-тауметр».

Физико-технический институт АН УзССР определен как организация, ответ-ственная по Академии паук СССР за развитие диэлектрической электроники в Союзе.

В области использования солнечной энергии институт выполнил цикл работпо технологии получения зеркальных и защитных покрытий, конструированию, соз-данию и испытанию высокоэффективных концентрирующих систем — гелиоустановок— для их внедрения в народное хозяйство. Выполнены исследования по разра-ботке автономных солнечно-энергетических установок с динамическим преобразовате-лем типа «Стерлинг» (к. п. д.— 25—40%), а также работы по созданию высокотем-пературных солнечных печей. Ряд установок сельскохозяйственного, коммунальногои бытового назначения (опреснители, гелиоводонагреватели, теплицы и др-), разра-ботанных в ФТИ АН УзССР, в настоящее время проходят испытание и предложенык внедрению. Для выпуска больших серий таких гелиоустановок в Узбекистане проек-тируется строительство завода; проектные работы должны быть завершены в 1971 г.

Решением Научного совета по энергетике и электрофикации ГКСМ СССР по наукри технике ФТИ АН УзССР определен головной организацией по созданию тепловыхсолнечных установок и концентрирующих устройств.

Институт электроники сформирован на базе трех отделов (физической электро-ники, физики твердого тела, физики тугоплавких металлов и высокотемпературныхисследований) Физико-технического института АН УзССР и функционирует с 1967 г.

В области физической электроники, являющейся главным направлением иссле-дований института, ведутся работы по исследованию взаимодействия атомных частици электромагнитного излучения с поверхностями твердых тел в широком диапазонеэнергий. Эта проблема, занимающая стыковое положение между эмиссионной электро-никой и физикой твердого тела и плазмы, является весьма многообещающим направ-лением современной физики.

В Институте электроники разработаны оригинальные методы исследования и наэтой основе выяснены основные закономерности взаимодействия атомных частиц с по-верхностями твердых тел.

Другую группу работ Института составляют исследования в области физическогоматериаловедения. В этом направлении ведутся работы по проблемам: «Разработкановых и усовершенствование существующих методов и принципов получения чистыхи сверхчистых элементов и их соединений», «Разработка новых способов сварки метал-лов, сплавов и других материалов». Освоена технология получения эпитаксиальныхпленок кремния высокого качества, которые найдут применения в устройствах микро-электроники.

Исследования в области физики металлов позволили усовершенствовать тех-нологию получения изделий из чистых и легированных тугоплавких и жаропрочныхметаллов с заданной внутренней структурой и свойствами. Работы внедреныв производство.

На основе исследований процессов кристаллизации расплавов горных породв вакууме предложена новая технология получения полуфабрикатов с заданными свой-ствами.

Институт ядерной физики был создан в 1956 г- и является в настоящее времякрупнейшим научно-исследовательским учреждением АН УзССР. Он оснащен атом-ным реактором мощностью 2 Мет, циклотроном, ускоряющим протоны до энергии18 Мае, γ-установкой с источником активностью в 0,5 млн. грамм-эквивалента радия,радиохимическим комплексом и другими крупными установками. Институт проводитисследования по физике элементарных частиц и космических лучей, ядерной физикенизких и средних энергий, радиационной физике и химии и различным проблемамприкладной ядерной физики.

Из результатов, полученных в ИЯФ АН УзССР в последние годы, можно отме-тить следующие.

В области физики высоких энергий проведен цикл исследований реакций диф-ракционной когерентной генерации частиц во взаимодействиях пионов и протоновбольшой энергии со сложными ядрами (реакции с участием протонов впервые были

СОВЕЩАНИЯ И КОНФЕРЕНЦИИ 745

экспериментально обнаружены ташкентской группой). Проведенный теоретическийрасчет позволил получить количественное описание основных динамических харак-теристик этих реакций в области ускорительных энергий (7,5—60 Гэв).

При изучении пион-нуклонных взаимодействий с медленным протоном отдачис помощью оригинальной методики получено указание на существование тяжелыхбозонных резонансов с большим спином в области масс ^ 3 /We 2 . Выполнен циклработ по взаимодействию протонов с нуклонами и ядрами.

Сконструирован и построен оригинальный магнит-кикер для дозировки пучкав пузырьковые камеры на ускорителе ИФВЭ в Серпухове. Предполагается использова-ние этого кикера для работы с уникальной камерой «Мирабель».

На высокогорной станции (3200 м над уровнем моря) сооружена и запущенаустановка для изучения ядерных взаимодействий при энергиях порядка 1012 эв-

В области спектроскопии ядер различными методами измерены времена жизнивозбужденных состояний нескольких десятков ядер, определены квантовые харак-теристики их уровней и изучены магнитные моменты. Проведено сравнение полу-ченных данных с различными теоретическими моделями.

Изучены характеристики ряда ядерных реакций на легких и средних ядрахс использованием циклотрона.

В области радиационной физики получены данные о механизме дефектообразо-вания в полупроводниковых, диэлектрических и сегнетоэлектрических материалахпод действием радиации.

Значительное место в исследованиях, проводимых в ИЯФ, занимают работыпо активационному анализу. Разработан целый ряд методик определения различныхэлементов в минералах, рудах и горных породах, биологических и медицинских объек-тах, а также высокочувствительных методик определения примесей и микропримесейв особо чистых материалах (металлы, полупроводники).

Ряд разработок по прикладной физике внедрен или внедряется в производствово многих городах страны. Общий экономический эффект только за 1970 г. составилпо внедренным и договорным работам более 1,5 млн. рублей.

Астрономический институт организован в 1966 г. на базе старейшего научно-исследовательского учреждения Средней Азии — Ташкентской астрономическойобсерватории, начавшей свою научную деятельность почти 100 лет назад (в 1873 г.).

В период 1957—1959 гг. обсерватория участвовала в исследованиях по програм-ме Международного Геофизического Года по проблемам: солнечная активность, времяи широта. В связи с этими работами, она пополнилась такими крупными инструмен-тами, как хромосферно-фотосферный телескоп, пассажный инструмент и зенит-телескоп.

В настоящее время институт состоит из пяти научно-исследовательских отделов —отделов времени, меридианной астрономии, фотографической астрономии, физикиСолнца и переменных звезд. На правах филиала в состав института входит такжеМеждународная Китабская широтная станция им. Улугбека.

Большинство проблем института разрабатывается в кооперации с другими науч-ными учреждениями СССР. Координацию работ осуществляет Астрономический советАН СССР. Исследования производятся на основе наблюдений, выполняемых в Инсти-туте. Эти наблюдения, охватывающие длительные периоды времени и обладающиебольшой плотностью, доставляют весьма ценный материал для изучения соответствую-щих проблем.

Институт издает труды, циркуляры и тематические сборники. Работы Институтапубликуются также в специальных отечественных и зарубежных изданиях.

У. А. Арифов. О с н о в н ы е д о с т и ж е н и я и з а д а ч и и с с л е д о -в а н и й в з а и м о д е й с т в и я а т о м н ы х ч а с т и ц с п о в е р х н о с т ь ют в е р д о г о т е л а .

В предстоящие годы научно-техническая революция в таких областях совре-менного производства, как энергетика, металлургия, химия, электроника, транспорткосмоса и планет, освоение источников энергии ядерной, термоядерной и солнечной,создание материалов с заданными свойствами и других, в решающей мере будет опре-деляться тем, в какой степени наука сможет изучить и покорить для человечествановое рабочее вещество будущих промышленных процессов — ионизованные газы,ι. е. управляемые потоки атомных частиц и низкотемпературную плазму.

Безусловно, ближайшие проблемные задачи в области промышленной техники1\ технология будут связаны с разработкой и широким внедрением подходов, методов,устройств и систем, позволяющих осуществлять контроль и управление технологиче-скими процессами па атомном и молекулярном уровне.

Поэтому неудивительно, что за последние годы интерес к явлениям, сопрово-ждающим взаимодействие атомных частиц (ионов, электронов, фотонов, атомов и мо-лекул) с поверхностью твердых тел, непрерывно возрастает. Физические процессы,исследовавшиеся прежде лишь в связи с работой ионных и электронных приборов,теперь оказались в сфере внимания таких важных отраслей науки и техники, какфизика плазмы и магнитогидродинамических устройств, физика термоэмиссионных


лреобразователей и газовых лазеров, сверхзвуковое движение твердых тел в ионо-сфере, ионные движители, эрозия поверхности Луны и других планет, ионноелегирование полупроводников и радиационная физика. Бурно развиваются работыпо исследованию взаимодействия ионных пучков с монокристаллами.

Эмиссионные процессы в настоящее время широко применяются в различныхприборах и устройствах для измерения очень малых токов, для получения изображе-ния поверхности, для ионного травления, для получения тонких пленок путем катод-ного распыления, г микроэлектронике и во многих других областях.

Непрерывно растет поток публикаций, обнаруживаются все новые и новые обла-сти, где бомбардировка твердых тел атомными частицами играет существенную роль.Таким образом, исследования взаимодействия атомных частиц с поверхностью твердоготела приобретают весьма важное значение для физики твердого тела, ядерной физики,электронной техники, космонавтики и энергетики, для многих отраслей промышлен-ности сегодняшнего и завтрашнего дня. За последние годы школой физической элек-троники АН УзССР достигнуты значительные успехи в разработке некоторых из наз-ванных выше научных направлений.

Еще в 40-х годах при исследовании вторичной эмиссии было обнаружено, чтопленки щелочно-галоидных солей являются эффективными эмиттерами вторичныхэлектронов. Эти ранние работы стимулировали в дальнейшем проведение широкихисследований одновременно происходящих многообразных явлений на границе твердоетело — вакуум. Выло замечено, что ранние работы выполнялись в недостаточно конт-ролируемых условиях, и поэтому характер явлений, происходящих при бомбардировкеметаллов атомными частицами, в то время не был четко уяснен.

Чтобы сохранить чистой исследуемую поверхность до и в момент измерения,необходимо использовать высокие температуры поверхности и безынерционные ско-ростные методы измерения при условии воздействия на поверхность кратковременнымиимпульсами бомбардирующих частиц. Этим требованиям удовлетворяет разработанныйв Институте электронике Академии наук УзССР метод двойной модуляции.

С помощью метода двойной модуляции была установлена независимость про-цесса рассеяния от температуры мишени, показано, что группа ионов с малыми энер-гиями, появляющаяся при высоких температурах мишеней, действительно состоитиз испарившихся ионов и имеет характерное для испарения адсорбированной пленкивремя жизни, зависящее от температуры. Кроме того, обнаружена еще одна группавторичных ионов, появляющаяся только при высоких температурах в результате испа-рения с поверхности глубоко проникших в мишень первичных ионов и обладающаязначительно большей инерционностью. Использование метода двойной модуляциипозволило впервые регистрировать в целом картину явлений, происходящих прибомбардировке металлов ионами, и начать углубленное изучение элементарныхявлений рассеяния первичных ионов, испарения и диффузии внедренных ионов,катодного распыления и вторичной электронной эмиссии.

Работы, выполненные в АН УзССР на протяжении почти четверти века, в зна-чительной мере помогли осветить различные моменты и особенности, характеризующиевзаимодействие быстрых атомов, ионов и электронов с поверхностью твердых тел.

К настоящему времени выяснены основные закономерности рассеяния твердымтелом ионов, электронов и атомов средних и малых энергий, определены характеристи-ки ионной и электронной эмиссии, установлены особенности катодного распыленияв условиях бомбардировки мишеней атомными частицами. Изучены зависимости этихявлений от условий на бомбардируемой поверхности и от многих других параметроввзаимодействия. Экспериментально и теоретически исследованы закономерности балан-са массы и заряда сталкивающихся частиц. Ведутся исследования баланса энергиипри воздействии атомных частиц на твердые тела. Идет глубокое изучение вышеука-занных явлений и возможностей их практического применения.

В дальнейшем представляется целесообразным развивать научные исследованияв следующих направлениях:

1) взаимодействие атомных частиц низких и сверхнизких энергий (десятки, еди-ницы и доли электрон-вольт) с твердыми телами;

2) бомбардировка твердых тел атомными частицами с энергией в сотни тысячи миллионы электрон-вольт;

3) воздействие многозарядных ионов на вещество;4) взаимодействия лазерного излучения и медленных позитронов с поверхностью

твердых тел;5) построение последовательной и строгой теоретической интерпретации изу-

чаемых и используемых эмиссионных электронных и атомных процессов и явлений,а также процессов на поверхности и в приповерхностном слое.

Э. И. Адирович. Ф о т о э л е к т р и ч е с к и й и ф о т о м а г н и т н ы йэ ф ф е к т ы в п о л у п р о в о д н и к о в ы х п л е н к а х .

1. Из общих выражений для фотонапряжения в однородном полупроводнике(фотодиффузионный, или дембер-эффект) и в полупроводнике с переходом по типу


Сбет

'проводимости (фотовольтаический эффект на ρ — га-переходе) следует, что Уф не можетпревышать ширины запрещенной зоны Eg- Аномальные фотонапряжения (ΑΦΗ) былиобнаружены в тонких слоях PbS(£g = 0,4 эв, Уф « 1 — 2в*), однако это явление(АФН-эффект) вызвало большой интерес только после того, как на пленках CdTe былиполучены Уф ~ 100 в в работе 2 . Было показано, что АФН-эффект не специфичен длякакого-то узкого класса полупроводников, а может быть получен на пленках из любыхполупроводниковых материалов (Ge, Si, GaAs, SiC, GaP, InP, ZnTe, GaTe3, Sb2Se3,и др.) 3 . Максимальные значения У А Ф Н ^=6000 в удалось получить на халькогенпдны\

пленках 8 .Экспериментально изучены люкс-вольтовые У (В), температурные У (Г), спект-

ральные У (λ), поляризационные У(фпол). кинетические У (г) и др. характеристикиΑΦΗ-эффекта. Результаты этих исследований содержат большой объем информациио свойствах АФН-пленок, но не могутдать однозначный ответ о природеΑΦΗ-эффекта. Для этого должны былибыть решены две дилеммы: 1) представ-ляет ли собой ΑΦΗ-пленка единый фо-тоэлемент или же батарею из большогочисла микрофотоэлементов; 2) каковмеханизм элементарных процессов, при-водящих к возникновению АФН-эффек-та (фотодиффузионный или фотоволь-таическпй).

Фотоэлементная теория * опирает-ся на предположение о неравномерномраспределении уровней прилипания вΑΦΗ-пленке, приводящем к появлениюпространственных зарядов локализо-ванных фотоносителей. В работе 5 пока-зана несостоятельность такой модели идано общее теоретическое доказатель-ство необходимости формирования Уд<т.тт „»

СВет

а)Рис. 1.

УУУУУ,

как суммы малых фотонапряжений, ге-нерируемых в отдельных микрофотоэле-ментах. В работах 6 предложен экспери-ментальный метод, служащий experi-mentum crucis для выяснения природыэлектронных процессов в отдельныхмикрофотоэлементах. Идея его связана ρ π ρ л р\л ρ Π ρс тем, что в случае нормального дем-бер-эффекта должна происходить инвер-сия знака Уф при изменении угла па-дения света, а при фотоэффекте наρ — га-переходе и при аномальном дем-бер-эффекте знак Уф должен оставатьсяпостоянным· Дискриминация фотовольтаического и аномального дембер-эффектов осу-ществляется при коротковолновом возбуждении, когда аномальный дембер-эффектпереходит в нормальный. Сочетание исследований угловых и спектральных законо-мерностей позволило установить, что в пленках Ge, Si, GaAs АФН-эффект обусловленфотодиффузионным, а в пленках CdTe, GaP и халькогенидных соединений — фото-вольтаическим механизмом.

2. Для возникновения У А Ф Н в многослойной ρ — η — ρ — га— . . .-структуренеобходимо, чтобы ρ — га- и га — р-переходы были освещены неодинаково. Рис. 1, апоясняет, как это осуществляется в ΑΦΗ-пленках. Эта модель эквивалентна одно-мерной многослойной структуре и растру, оставляющему открытыми ρ — га-переходыи затеняющему η — р-переходы (рис. 1, б). В отличие от фотоэлектрических, фото-магнитные напряжения на ρ — η- и η — ρ- переходах не вычитаются, а складывают-ся 7 . 8 . Следовательно, в ΑΦΗ-пленках, где аномально велик разностный фотоэлек-трический эффект, тем более должен усиливаться аддитивный фотомагнитный эффектна ρ — га-переходах»

Эти соображения привели к открытию в полупроводниковых пленках аномальнобольшого фотомагнитного эффекта (АФМЭ), достигающего десятков и сотен в о л ь т 9 .Измерения У А Ф М Э и / А Ф М Э на пленках CdTe до В ~ 300 000 лк ш Η = 80 кз показалисогласие эксперимента с теорией. Кривые У 4 Ф М Э {В) имеют вид, показанный на рис. 2(кривые 1—6, 8—10 — У А Ф М Э (В) при Я от 20 э до 3,5 кэ; кривая 7 — У А Ф Н (В)). Зави-

тт

•симость УА Ф м э (Я) линейна до Я » 50—60 кэ, пока μ— < 1. Совместное изучение


фотомагнитного и фотохолловского эффектов дает возможность прямого измеренияподвижности фотоносителей (μ ~ 100 см?1в-сек) и числа микро-р — гс-переходовв ΑΦΗ-пленке (Ν ~ 10*—105). Проведены также спектральные, температурные и ки-нетические исследования и установлено, что подвижность фотоносителей μ ос Т~2· 1,время жизни в зоне τ ~ 10"1 0 сек, а время жизни на уровнях прилипания τ π ~ 10"в сек.

Чувствительность фотомагнитного эффекта в ΑΦΗ-пленках я* 5 мв/э, что болеечем на порядок выше чувствительности эффекта Холла.

3. ΑΦΗ-эффект и АФМ-эффект в пленках представляют интерес не только дляфизики полупроводников, но и для оптоэлектроники, для которой весьма актуальна

300 -

200 -

то -

40 00 120 160

а)fflff'3,m

70 НО 210 200B-10'fm

Рис. 2.

задача нахождения новых физических принципов преобразования световых и опти-ческих сигналов 1 0 . Оптрон с ΑΦΗ-пленкой в качестве приемника света основан нафотогенерационном, а не на фотоключевом принципе и поэтому не требует электриче-ского питания. Описанное в работе 1 0 матричное устройство на ΑΦΗ-пленках осу-ществляет преобразование изображения в электрический потенциальный рельеф· При-менение ΑΦΗ-пленок позволяет использовать световые сигналы в оптоэлектронныхустройствах не только как информационные, но и как сигналы управления. АФМ-эффект позволяет создать миниатюрный и автономный (не требующий электрическогопитания) датчик магнитного поля, значительно превышающий по чувствительностидатчики Холла.

ЛИТЕРАТУРА

J . S t a r k i e w i c z , L. S o s n o w s k i , О. S i m p s o n , Nature 158, 26 (1946).L. P e η s a k, B. G o l d s t e i n , J. Appl. Phys. 30, 155 (1959).Э. И. А д и р о в и ч и др., ФТТ 6, 3180 (1964); 7, 3652 (1965); ДАН СССР 155,1286 (1964); 181, 1090 (1968); ФТП 2, 1020 (1968).Н. W. B r a n d h o r s t , A. E. P o t t e r , J . Appl. Phys. 35, 1997 (1964).Э. И. А д и р о в и ч, Β- Μ. Ρ у б и н о в, Ю- М. Ю а б о в, ДАН СССР 164, 529(1965).Э. И. А д и ρ о в и ч, В. Μ. Ρ у б и н о в, Ю. М. Ю а б о в, ДАН СССР 168, 1037(1966); 174, 545 (1967).И. К. К и к о и н , И. Н. Н и к о л а е в , ЖЭТФ 41, 1692 (1961).Ю. И. Ρ а в и ч, Фотомагнитный эффект в полупроводниках и его применение,М., «Сов- радио», 1967.

9. Э. И. А д и ρ о в и ч, Э. Μ. Μ а с т о в, Ю. М. Ю а б о в, ДАН СССР 188, 1254(1969); Proc. of the Intern· Conference on the Physics and Chemistry of Semiconduc-tor Heteroujunctions and Layer Structures (Budapest, October 11—17, 1970), Aka-demia Kiado, Budapest, 1971; ФТП 5, 1415 (1971).Э. И. А д и р о в и ч , в сборнике «Микроэлектроника», вып. 1, Μ., «Сов. радио»,

И ( Р ) 11 679 (1968)10- д и р

. 75;Э А д р , р р р , ,1967, стр. 75; Изв. вузов (Радиоэлектроника) 11, 679 (1968).


В. П. Щеглов. П е р с п е к т и в ы р а з в и т и я а с т р о н о м и и в У з б е -к и с т а н е .

Современный научный профиль Астрономического института — единственногоучреждения Академии наук УзССР, занимающегося проблемами астрономии,— опре-деляется двумя направлениями:

1) исследованиями в области астрометрии,2) изучением физики Солнца и нестационарных звезд.Для определения перспектив развития этих направлений надо исходить прежде

всего из их важности для естествознания и полезности для народного хозяйства. Вторымкритерием, обязательным для перспектив развития астрономических исследований,следует признать ту совокупность природных условий, в которых эти проблемы могутособенно успешно развиваться-

Рассмотрим научные направления нашего института именно с этих двух точекзрения.

Астрометрия как наука возникла по крайней мере две тысячи лет назад. Несмотряна такой возраст, она не исчерпала своих проблем. Более того, каждая эпоха ставитперед ней новые задачи, решение которых часто имеет огромный естественно-научныйрезонанс.

Нельзя определять астрометрию, как это делается во многих солидных руковод-ствах, как науку об определении точных положений небесных светил, географическихкоординат и времени. Это ограничивающее определение не выявляет научной значи-мости астрометрии, которую лучше рассматривать как пауку об измерении времении космического пространства. Такое определение включает все измерения, выполняе-мые с целью познания космоса, от определения координат до искривления световоголуча в гравитационных полях, обнаружения изменения времени в условиях большихскоростей, измерения находящихся на грани точности измерительных средств вели-чин, характеризующих дрейф земных континентов. Все это — задачи астрометрии.Характерной особенностью большинства астрометрических задач является разра-ботка их многими научными учреждениями в порядке государственных или между-народных коопераций.

Основные астрометрические проблемы, в которых в течение многих лет участвуетАстрономический институт АН УзССР, имеют целью создание пространственно-вре-менной инерциальной системы координат и изучение вращения Земли вокруг оси.Такая система абсолютно необходима для изучения положений и движений как есте-ственных, так и искусственных космических тел. Она должна давать возможностьрешения указанных задач с возрастающей с каждым годом точностью, особенно необ-ходимой для локализации в пространстве искусственных космических снарядов.

Для фиксирования направлений осей этой системы в космическом пространствесоздаются каталоги положений и собственных движений большого числа звезд, а такжеопределяются астрономические постоянные, позволяющие редуцировать ее к любойзаданной эпохе. Собственные движения звезд определяются путем привязки их к такимобъектам, тангенциальное движение которых в пространстве не обнаруживается сов-ременными измерительными средствами,— объектам, удаленным от нас на миллионысветовых лет.

Вторая астрометрическая проблема, разрабатываемая в Астрономическом инсти-туте, связана с изучением неравномерности вращения Земли вокруг оси.

Едва ли будет преувеличением сказать, что на фоне общего развития астрометрииэта проблема за последние десятилетия достигла выдающихся результатов в частикак теоретической, так и наблюдательной. Давно предполагавшаяся теоретикаминеравномерность вращения Земли на наших глазах стала рельефно осязаемым фактом.Это фундаментальное открытие привело к расширению представлений в области изме-рения времени, к установлению новых значений его единиц. Выкристаллизовалосьпонятие эфемеридного времени. Благодаря ему были изгнаны из теории движенияЛуны и планет эмпирические члены, в течение столетий приводившие в недоумениеисследователей. Эфемеридное время стало аргументом различных уравнений, числен-ные значения которых составляют содержание астрономических ежегодников.

Создание кварцевых и молекулярных эталонов повысило в последние годы точ-ность измерения времени по крайней мере на три порядка — факт исключительныйв истории астрономии.

На фоне работы этих эталонов систематически изучается сезонная неравномер-ность вращения Земли и внезапные изменения ее скорости.

Наш Астрономический институт участвует во всесоюзной и международной коопе-рациях по определению соответствующих стандартов времени.

Неравномерность вращения Земли проявляется в изменении величины скоростии в изменении направления ее в пространстве. Изучением первого явления занимаетсяОтдел времени в Ташкенте, второго — Международная широтная станция им· У луг-бека — в Китабе, в 400 км от Ташкента. Это — единственная в СССР и одна из пятиподобных станций, расположенных вокруг земного шара на географической параллели39°08'. Все вместе они образуют международную службу полюса Земли. Регулярные


определения широты на этих станциях, выполняемые по одной и той же программе,дают те данные, по которым выводится полодия, представляющая траекторию дви-жения полюса по поверхности Земли. Наша станция располагает непрерывным соро-калетним рядом широтных наблюдений, представляющим редкое явление в мировойнауке. Такие ряды имеют особую ценность для установления медленно протекающихприродных явлений. В частности, констатированное всего несколько лет тому назадвековое движение полюса Земли основывается на непрерывной работе широтныхстанций, охватывающей семидесятилетний период. Оно выражается величиной околодециметра в год, но кто станет отрицать тот несомненный факт, что через эту малуювеличину мы подходим к решению таких грандиозных задач, как изменение климатанашей планеты, периодические оледенения ее поверхности, обнаружение «костейслоновых и окаменевших трав индейских в местах, к обитанию им неудобных», какоб этом говорил Ломоносов в своей классической работе «О слоях земных».

Все проблемы астрометрии, разрабатываемые в нашем институте, имеют непо-средственный выход в производство. Определение времени входит одной из компонентво всесоюзный и международный эталон времени. Им пользуются геодезические пред-приятия для обоснования картографических работ и все те исследователи, которыенуждаются в моментах точного времени. Каталоги звездных положений также исполь-зуются геодезистами, гидрографами, географами и представителями других профессий,заинтересованными в определениях географических координат.

Движение полюсов Земли затрагивает интересы геофизиков, изучающихвнутреннее строение нашей планеты, а также геодезистов, поскольку с изменениемположения полюса изменяется ориентировка координатной системы на поверхнос-ти Земли.

Итак, мы рассмотрели астрометрические проблемы, разрабатываемые нашиминститутом, с позиций первого критерия, поставленного в начале нашего доклада,—научной актуальности и полезности для производства. Второй наш критерий — нали-чие природных условий для успешного выполнения этих проблем — естественно связавс физико-географическими и климатологическими характеристиками Узбекистана.

Из всех астрометрических учреждений Советского Союза наш институт и егофилиал занимают самое южное положение. Их географические широты соответст-венно равны 41°19' и 39°08'. Такое географическое положение астрометрических инст-рументов делает доступными для наблюдений объекты южного полушария до —30°по склонению, чего нельзя достичь в более северных широтах. Что же касается кли-матологических характеристик и прежде всего количества пригодных для наблюденийночей, то оно по средним статистическим данным близко к 226. Таким обилием ясногонеба не располагает ни одна астрометрическая обсерватория Советского Союза.

Резюмируя все сказанное, мы приходим к заключению, что астрометрическиепроблемы, разрабатываемые в Астрономическом институте АН УзССР, удовлетворяюттем условиям, которые обеспечивают им право на дальнейшее развитие.

Мы и предполагаем развивать их в будущем. Однако следует заметить, что нашеинструментальное оснащение для решения этих проблем на современном уровне остав-ляет желать лучшего. В этом мы мало отличаемся от многих других астрометрическихобсерваторий Советского Союза. Но это — причина субъективная. При желании ее ·можно и нужно преодолеть.

Здесь следует отметить, что большинство астрометрических инструментов, кото-рыми оснащены наши обсерватории, имеют столетнюю давность. Один из них я будуиметь удовольствие продемонстрировать участникам сессии. За последние полвеканашей промышленностью изготовлен только один меридианный круг для Московскогоуниверситета. Под влиянием полной безнадежности получения современных инстру-ментов некоторые астрометристы стали утешать себя тем, что старые меридианныекруги, подобно скрипкам Страдивариуса, не только не теряют своих качеств, но иулучшают их с течением времени. Хотя астрометрические наблюдения и имеют извест-ную аналогию с искусством, в области инструментальной мы не разделяем такой точкизрения. Более того, мы полагаем, что современные астрометрические инструментыдолжны отразить все достижения метрологической техники нашей эпохи.

Если взглянуть на астрономическое приборостроение в историческом аспекте,то легко можно заметить, что в нем концентрируются самые рафинированные дости-жения техники, преследующие цель — достигнуть высшую точность в наблюдениях·Примерами могут служить два гиганта: один из древнейших меридианных инстру-ментов обсерватории XV века в Самарканде, который увидят наши гости при посещенииэтого древнего города, второй — устанавливаемый в Зеленчуке шестиметровый рефлек-тор. Таким образом, точность астрономических наблюдений может служить своеоб-разным индикатором технических достижений данной эпохи.

Следует признать астрометрическое приборостроение неотложной государст-венной задачей, тем более что оно требует затрат по крайней мере на порядок меньше,чем те, которые потребовали астрофизические инструменты.

В ожидании этих мероприятий мы в пределах своих возможностей стараемсяпополнить арсенал наших наблюдательных средств. Так, в 1973 г. мы надеемся полу-


чить от фирмы «Цейсе» двойной астрометрический астрограф для изучения собственныхдвижений звезд и звездных скоплений — проблем, о которых я говорил лишь вскользь,но которые также представляют наши традиционные исследования. Мы предполагаемустановить этот инструмент в нашем филиале, в Китабе, вне влияния помех, создавае-мых близостью большого города. По договоренности с Главной (Пулковской) обсерва-торией АН СССР мы устанавливаем там же фотографическую зенитную трубу с цельюпретворить в жизнь впервые разработанную в 1964 г. в нашем институте международнуюпрограмму по изучению дрейфа континентов. Эта программа в своей основе была одоб-рена и рекомендована к исполнению XIII Ассамблеей Международного астрономи-ческого союза в Праге в 1967 г. Своими усилиями мы надеемся приблизить реше-ние этой тонкой проблемы, столь важной для многих наук, изучающих пашупланету.

Мы переходим к перспективам развития астрофизических исследований. Тра-диционной проблемой в этом направлении для нашего института является физикаСолнца. Едва ли следует говорить здесь о важности изучения этой ближайшейк нам звезды, бурные процессы как на поверхности, так и в атмосфере которой име-ют прямую связь со многими земными явлениями. Поэтому я ограничусь лишьуказанием на то, что в нашем институте исследования Солнца ведутся с 1933 г.Как и в других проблемах, они развиваются на основе регулярных наблюдений.Известно, что цикл солнечной активности охватывает 11 лет. Наш институт располагаетнепрерывным рядом наблюдений солнечных пятен большой плотности, охватывающимтри с половиною цикла. На основе этих наблюдений, а также наблюдений другихразличных процессов, происходящих на поверхности Солнца и в ее атмосфере, выпол-нен ряд исследований, высоко ценимых нашими коллегами, ведущими аналогичнуюработу в других обсерваториях. В связи с исследованиями по программе Междуна-родного Геофизического Года оборудование Отдела физики Солнца пополнилось хро-мосферно-фотосферным телескопом, что позволило нам проводить кинематографиче-скую регистрацию быстрых процессов, происходящих в солнечной атмосфере.

В 1966 г. Отдел физики Солнца получил в свое распоряжение горизонтальныйсолнечный телескоп с дифракционным спектрографом со средней дисперсией ίΑ/мм·Спустя три года эта установка пополнилась двумя узкополосными монохроматиче-скими фильтрами, позволяющими наблюдать солнечную атмосферу в линиях водородаи кальция. Такая аппаратура значительно расширяет тематику солнечных исследова-ний спектрофотометрическими наблюдениями. Предполагаемое приобретение магни-тографа позволит приступить к изучению магнитных полей Солнца. Отдел тесно кон-тактирует свои работы с другими учреждениями, изучающими Солнце, как в преде-лах СССР, так и за его рубежами. Проблема имеет все основания для дальнейшегоразвития, особенно если учесть возможность выполнения наблюдений Солнца до300 дней в году.

Отдел переменных звезд занимается исследованием нестационарных звездтипа Τ Тельца, RW Возничего, UV Кита и других. Целью этих исследований явля-ется конкретизация начального этапа звездной эволюции (от формирования прото-звезд до вступления на главную последовательность) и связанное с ней описаниенестационарных явлений в атмосферах звезд типа Τ Тельца, а также морфологияпредельно молодых звездных группировок.

Самой существенной особенностью работ этого отдела является то, что он неимеет в своем распоряжении оптики не только больших, но даже и средних размеров.Наблюдения выполняются и импортируются в Институт из других обсерваторий.Пользуясь случаем, мы выражаем здесь глубокую благодарность Крымской астрофи-зической обсерватории, Государственному астрономическому институту им. Штерн-берга и Астрономической обсерватории им. Энгельгардта, которые любезно предо-ставляют по согласованным программам нашим сотрудникам время для наблюденийна больших инструментах. С Крымской обсерваторией в последние годы ведутся коопе-ративные работы по инфракрасной спектроскопии слабых объектов.

Естественно, что такой метод работы сопряжен с большими трудностями орга-низационного порядка. Поэтому уже в течение нескольких лет мы принимаем усилияк приобретению собственных астрофизических инструментов, если не слишком боль-шого, то по крайней мере среднего размера. В ожидании реализации этих наших устрем-лений мы нагрузили Отдел переменных звезд не имеющей прямого отношения к еготематике, но очень важной для развития большой астрофизики работой по изучениюастроклимата. Пока понятие астроклимата не выкристаллизовалось в каноническуюформу, позволим определить его как совокупность физико-географических, климатоло-гических и атмосферных условий данного места, характеризующих пригодность егодля установки больших астрономических инструментов.

Эта тема с большей или меньшей интенсивностью ведется нами в течение десятилет. За это время обследовано 19 пунктов на территории Средней Азии и Казахстана,в том числе 5 пунктов, на которых экспедиционные исследования велись другими астро-номическими учреждениями. Мы оставляем весьма интересные научные итоги этих

7 5 2 СОВЕЩАНИЯ И КОНФЕРЕНЦИИ

работ для специального доклада и научной дискуссии. Здесь же мы ограничимсялишь указанием на то, что в 1969 г. на территории Каршинской области УзбекскойССР, в ста километрах от нашего Китабского филиала, был найден пункт на горе Майда-нак, обладающий наилучшими из всех обследованных пунктов астроклиматическимипоказателями. С 1970 г. на горе Майданак создана постоянно действующая высокогор-ная экспедиция, целью которой является уточнение асцюклиматических параметровпункта. Все получаемые нашими сотрудниками данные убеждают нас в том, что,по видимому, этот пункт по астроклиматическим характеристикам является однимиз лучших в Советском Союзе и сравним с немногими пунктами нашей планеты. Былобы недопустимо не использовать его для установки одного из больших астрофизиче-ских инструментов, как недопустимо, найдя самородок чистого золота, равнодушнопройти мимо него. Как и когда будет использован этот пункт для большой астрофизики,я затрудняюсь сказать. Этот вопрос выходит за рамки моей компетенции и требуетколлегиального ответа. Одно несомненно', рано или поздно на нем будет функциони-ровать большая астрофизическая обсерватория. В интересах нашей науки надо поже-лать, чтобы это осуществилось возможно скорее.

В целях защиты права среднеазиатских республик и Казахстана на большойастрофизический инструмент я позволю себе обратить ваше внимание на следующиефакты. Не место и не время здесь говорить о причинах, но обстоятельства сложилисьтак, что все крупные рефлекторы, которыми в последние десятилетия пополниласьнаша отечественная астрофизика, установлены в узком долготном поясе, преимуще-ственно в Крыму и на Кавказе. Мною подсчитана суммарная поверхность зеркалрефлекторов, камер Шмидта и телескопов Максутова с диаметрами 50 см и больше, уста-новленных в европейской части Советского Союза. Она оказалась равной 18,0 мг.В течение этой пятилетки она утроится и достигнет величины 51,6 м2. Увеличениепроизойдет за счет вступления в строй Зеленчукского гиганта, поверхность зеркалакоторого 27 м2 и Бюраканского 260-сантиметрового телескопа с поверхностью зеркалав 5,07 м2· В то же время на территории азиатской части Советского Союза от Уральскогохребта до Берингова моря действуют рефлекторы, суммарная поверхность зеркалкоторых составляет всего лишь 1,11 ж2, т. е. всего 2% суммарной поверхности зеркалевропейских инструментов.

В свете этих данных, а также принимая во внимание высокие астроклиматиче-ские параметры различных пунктов на территории среднеазиатских республик и Казах-стана, наши претензии на установку крупного современного астрофизического инстру -мента не являются чрезмерными и нескромными.

М. С. Саидов. К в о п р о с у о с о в м е с т н о м р а с п р е д е л е н и ип р и м е с е й в п о л у п р о в о д н и к а х .

В работе обосновано и показано, что гипотеза обобщенных моментов и = φηι(и — среднее значение потенциальной энергии взаимодействия атома или иона, φ —величина, характеризующая напряженность молекулярного поля фазы, т = ez/r —обобщенный момент, где е — заряд электрона, ζ — валентность иона, г — кристалло-графический радиус) и дальнейшее развитие молекулярно-статистической теорииповерхностных явлений в растворах В. К. Семенченко J позволяют объяснить и систе-матизировать имеющиеся экспериментальные данные о поведении примесей в полу-проводниках и способствуют решению проблемы простого и сложного легированияполупроводников и металлов.

Предложены формулы для растворимости, коэффициента распределения, коэф-фициента диффузии и адсорбции в многокомпонентных твердых растворах на основеэлементарных веществ и соединений. Показано, что полученные формулы в большин-стве случаев находятся в качественном согласии с имеющимися экспериментальнымиданными. Для оценки распределения примесей в облаках Коттрелла дислокация рас-смотрена как статистический аналог фазы и введено понятие линейной сорбции. Пред-ложены формулы для линейной сорбции в многокомпонентных твердых растворахна основе элементарных веществ и соединений 2~ 5>'.

Показана возможность использования вольт-амперной характеристики тун-нельнах диодов для оценки изменения растворимости легирующих элементов в полу-проводниках и также для оценки малых растворимостей в отдельных жидких металли-ческих растворах. Определено влияние ряда примесей на растворимость индия в твер-дом германии и на растворимость алюминия и бора в твердом кремнии. Полученныепри этом результаты во всех случаях подтверждают предложенную формулу длярастворимости 6.

Приведены экспериментальные данные, полученные сотрудниками автора о влия-нии алюминия, галлия, индия, германия, свинца, золота, серебра и меди на раство-римость кремния в жидком олове при 800° С в широком интервале концентраций. Этирезультаты также качественно объясняются на основе обобщенного момента и указы-вают на возможность влияния поверхностных эффектов на растворение при малыхконцентрациях третьего компонента.



1. В. К. С е м е н ч е н к о , Поверхностные явления в металлах и сплавах, М., Гос-техиздат, 1957.

2. М. С. С а и д о в, ФММ 17 (5), 795 (1964).3. М. С. С а и д о в, ЖФХ 38 (11), 2681 (1964).4. М. С. С а и д о в, X. А. Ш а м у р а т о в , в сборнике «Рост кристаллов», т. 8,

М., «Наука», 1968, стр. 57.5. М. С. С а и д о в, в сборнике «Процессы роста кристаллов и пленок полупровод-

ников», Новосибирск, 1970, стр. 578.6. М. С. С а и д о в, М. К. Ю с у π о в а, ФТП 4, 252 (1970).7. М. С. С а и д о в, Докторская диссертация «Исследование взаимодействия и рас-

пределения примесей в некоторых полупроводниковых и металлических системах»(ФТИ АН УзбССР, Ташкент, 1970 г.).

П. В. Щеглов. А с т р о к л и м а т и ч е с к н е у с л о в и я в С р е д н е йА з и и и К а з а х с т а н е .

Прогресс многих интенсивно развивающихся отраслей современной астрономиитесно связан с наблюдением весьма слабых небесных объектов в оптическом диапазонеспектра. Детальное изучение внегалактических пекулярных объектов, наблюдениепеременных звезд, новых и сверхновых в ближайших галактиках, исследование пре-дельно слабых звезд в рассеянных и шаровых скоплениях, необходимое для уточнениятеорий звездной эволюции, и, наконец, космологические исследования — вот далеконе полный перечень интереснейших вопросов, к решению которых можно было быприступить, увеличив проницающую способность оптических телескопов.

Астрономия имеет дело с весьма слабыми световыми потоками. В настоящее времяфотографируются объекты с потоком излучения на поверхности Земли ~ ( 1 — 2) χχ 10~3 кв/см2сек (Δλ= 103 А) и спектрографируются с потоком 10~4 — 5-10"5 кв!см2сеп(Δλ = 1 0 А). Заметим, что астрономические приемники излучения и изображениядостаточно чувствительны, чтобы зарегистрировать еще более слабые объекты.

Рассмотрим отношение сигнал/шум при фотографировании точечных объектов.Пусть D и / — диаметр и фокусное расстояние телескопа, β — диаметр изображениязвезды на фотопластинке, ρ— линейное разрешение фотоэмульсии, plf — угловое раз-решение системы, η (фот1см2сек) — поток излучения от объекта, S (фот/см2сек-стер) —поток излучения от фона неба, т — число фотонов на 1 см2, необходимое для достиже-ния оптимальной плотности на снимке.

Тогда при β > p/f (диск дрожания, обусловленный атмосферными возмущениями,

разрешается) и /л/2 = — D2t0S (экспонирование ведется до фона неба) способность

телескопа обнаружить слабый (»<β 2 ^) объект 1/η ~ BDflv/fiS1'2 = Bm1'2f/^S, где

D4}ll2lnD4.

Мы видим, что диаметр телескопа и величина неспокойствия атмосферы входят в выра-жение для предельной звездной величины линейно. Улучшение астроклимата вдвоеэквивалентно удвоению диаметра телескопа.

Если диск дрожания не разрешается, β < plf, 1/n ~ Bm1>'2p/pS приt0 = Amf2/nD2S; проницающая способность растет пропорционально квадратудиаметра телескопа. Мы видим, что не существует принципиальных ограничений про-ницающей способности телескопов, установленных на поверхности Земли. Аналогич-ные соотношения можно вывести для случая электрофотометрии и спектроскопии малойдисперсии (фон неба регистрируется) 1 . На рис. 1 приведена зависимость предельнойзвездной величины телескопа D -- 2,6 м от / при разных β. Точки на кривой для β =— 1,25" нанесены по работе 1; так как стоимость телескопа R~D3, то i./n~Rlh/$.При фокусных расстояниях, превышающих ~ 20 л , и D =260 см фон неба можетбыть зарегистрирован с экспозицией в несколько десятков минут лишь с помощьюусилителя изображения. В настоящее время предельная звездная величина при фо-тографировании равна 22—23 т .

Таким образом, уменьшение β является чрезвычайно эффективным методом повы-шения проницающей способности телескопа- Что касается самих оптических систем,то их качество у хороших телескопов уже давно близко к дифракционному 2 .

Основной задачей астроклиматических исследований является поиск местас малым β для установки крупных телескопов. Практика астрономических наблюде-ний показывает, что β может значительно меняться в разных пунктах и в разные момен-ты времени. Основным фактором, искажающим волновой фронт, являются температур-ные неоднородности воздуха. Целесообразно устанавливать телескопы на вершинахгор, где толщина слоя приземной инверсии может составлять несколько метров.Необходимо, чтобы при этом скорость ветра была невелика. На рис. 2 показана схема-

9 УФН, т. 105, вып. 4


β=0", 07

3 W за

Рис. 1. Зависимость предельной звездной величинытелескопа с D = 2,6 м от фокусного расстояния при

экспонировании до фона неба для разных β.

тическая картина атмосферных искажений волнового фронта звезды, перемещающаясяотносительно телескопа со скоростью ветра в возмущающем слое. Наблюдения на теле-скопах различного размера показывают, что атмосферные искажения волнового фронтачаще всего имеют размеры ~ 50 — 100 см. В крупных телескопах (D > I) изображение

размывается, но не дрожит,,в малых (d < ί) — дрожит, недеформируясь. Очевидно, чтопри поисках места установкителескопа диаметром D с по-мощью астроклиматическогоприбора диаметром d следуетизмерять наблюдаемое в этомтелескопе дрожание изображе-ния а (см.3). Это хорошо по-нимали ранние исследователиастроклимата 4, но затем дол-гое время основным астрокли-матическим критерием счита-лось ί — отклонение участка d

v волнового фронта от плоско-шлитыь с т и 5 калибровка этой мето-

дики по крупным телескопамне производилась, α измеря-лось в качестве вспомогатель-ного параметра, причем, каквыяснилось позже, методикаизмерения α обладала значи-тельными случайными и систе-матическими ошибками. Новаяастроклиматическая методикакалибровалась по крупным те-лескопам 6 . ' · Связь между а,

измеренными новым' (визуальным) и старым (фотографическим) методами, t и β длятелескопа D = 125 си показана на рис. 3 7 . Старая методика нелинейна и прибли-зительно втрое менее чувствительнее новой на линейном участке. Важным практиче-ским усовершенствованием при переходе к новой методике было использованиевизуального двухлучевого прибора, значительно менее чувствительного к ветровымвибрациям, чем одиночные телескопы8.Новая методика включает обязательную Ветерлокализацию возмущающего слоя микро- ~~ * "термометрическими измерениями в при-земном слое высотой 15—30 м9· 1 0 ; этиизмерения позволяют определить высотубашни телескопа. В ряде случаев (в доли-нах) возмущающий слой может находитьсяочень высоко и .

Астроклиматические исследования всреднеазиатских республиках СССР ведут-ся с начала 30-х годов. За это время полу-чено <— 1,5 ·105 оценок ί по старой методике-иоколоЗ-103 оценок α с помощью двухлу-чевого прибора. Пункты, оказавшиеся наи-лучшими, были рекомендованы для астро-климатического обследования климатоло-гами как близкие по условиям и свободной атмосфере. В начале 60-х годов было начатоизучение выбранной из этих соображений горы Санглок в Таджикистане. Астроклима-тические исследования по старой 1 2 и новой 1 3 - 1 4 методике показали исключительномалые значения β для этого пункта. К сожалению, гора Санглок находится в районеинтенсивно развивающегося Нурекского промышленного узла. Гистограммы β длягоры Санглок и одного из пунктов в Калифорнии с хорошими изображениями " при-ведены на рис. 4. Осенью 1967 г. О. А. Семенова из СА НИГМИ обратила мое вниманиена район метеостанции Минчукур в Южном Узбекистане как весьма интересный с точкизрения требований астрономии. Детальный анализ метеоданных1в. 1 ? показал, чтопо количеству ясного времени, температурным и ветровым характеристикам этотрайон превосходит перспективные в астрономическом отношении районы Чили 1 8 .Осенью 1969 г. Ташкентский астрономический институт провел в районе Минчукурапервые астроклиматические наблюдения, результаты которых оказались весьма опти-мистическими 1 9 . Результаты годичных наблюдений 2 0 с помощью двухлучевого приборана господствующей вершине района — горе Майданак — приведены на рис. 5. Для

Рис. 2. Схематическая картина иска-женного атмосферой волнового фронта

от звезды.


'.", i"70

4 -

- t.ZOcM> α,2Πα>,φιη

а, геем, виз

О Ζ 4 В В 70 7Ζβ"(2=725см)

Рис. 3. Связь между α (d = 20 см, фотографическая методика),a (d -- 20 см, визуальная методика), t (20 см) и β (D = 125 см) (по ') .

700%

80

GO

АО

20

-

-

-

-

Л ГpJ Ц !

( '

| ί

1

11

- ι

1л,п-

Ί1I( ^

Η (-

ППМРЛПК

Калифорния

~~1__-ί—""-—u —1 1 1 1

ζ" 3" β"

Рис. 4. Гистограмма β для горы Санглок и и для пункта JunipcrraSerra Peak (Калифорния)16.

7/70%

80

60

40

20 Г

г

г . л

ι '<—, 1f 1

ιIt

, 1

! ι ι ι . i_

Мораво (Чили)

0,2 Oft 0,6 7,0 7? 7,4 1,6 β"

Рис. 5. Гистограмма β для горы Майданак (Мыпчукур) 2 0 и вершиныМорадо (Чили) 2 l .

9*


сравнения на р и с 5 даны результаты измерения β с помощью объективной методикидля чилийской вершины Морадо 2 1 . Хорошее качество изображения на вершинах Сред-ней Азии объясняется малой скоростью ветра в этом удаленном от океанов и хорошоизолированном высокими горами с юга и востока районе.

Для использования всех возможностей, даваемых атмосферой в исследованныхпунктах, остается, однако, сделать довольно много. Исследования аэро- и термоди-намики башен телескопов, изготовление высококачественной оптики и высокоинфор-мативных приемников изображения — вот основные вопросы, без решения которых,по-видимому, не удастся создать высокоэффективный астрономический телескоп.Не вызывает сомнения, что установка подобных приборов в найденных пунктахявляется первоочередной задачей нашей астрономии.


1. I. S. В о w e n, Astron. Ϊ . 69 (10), 816 (19641.2. G. W. R i t с h e у, L'Astronomie 42, 179 (1928).3. С. Б. Η о в и к о в, А. А. О в ч и н н и к о в , П. В. Щеглов, Астрон. цирк.

№ 554 (1970).4. Ϊ . A. A n d e r s o n , J. RAS Canada 36 (5), 177 (1942).5. A. D a n j о η, А. С о u d e г, Lunettes et telescopes, Paris, 1935.6. Β. Β. Ρ о д и о н о в, С. П. Я ц е н к о, Астрон. цирк. № 482 (1968).7. В. Е. С л у ц к и й, А. Г. Π ρ и н ц е в, Астрон. цирк. № 573 (1970).8. С. Б. Η о в и к о в, в сборнике «Атмосферная оптика», М., «Наука», 1970.9. Н. S i е d е η t о ρ f, F. U η ζ, ESO Publ., March 1964.

10. А. В. Б а г ρ о в, А. А. О в ч и н н и к о в , Астрон. цирк № 558 (1970).11. В. В. Ρ о д и о н о в, Астрон. цирк. № 554 (1970).12. О. П. В а с и л ь я н о в с к а я , Бюлл. Инст-та астрофиз., Душанбе, № 39—40

(1965).13. С. Б. Η о в и к о в, П. В. Щ е г л о в , Астрон. цирк. № 491 (1968).14. А. В. Б а г ρ о в, Ю. Φ. Η и к и τ и н, Г. В. Η о в и к о в а, С. Б. Η о в и-

к о в, П . В . Щ е г л о в , Астрон. цирк. № 574 (1970).15. М. F. W а 1 k e r, Publ. Astr. Soc. Рас. 82, (No. 487), 672 (1970).16. Г. В. Η о в и κ о в а, Астрон. цирк. № 482 (1968).17. Г . В . Н о в и к о в а , в сборнике «Атмосферная оптика», М-, «Наука», 1970,

стр. 10.18. ESO Annual Report, 1969.19. В. Ε. С л у ц к и й, В. Г. X е ц е л и у с, Астрон. цирк. № 573 (1970).20. С. П. Я ц е н к о, Астрон. цирк. № 637 (1971).21. I. В. I r \ i n, ESO Bull., No. 3 (1968).

Г. Я. Умаров. О р а з в и т и и р а б о т п о и с п о л ь з о в а н и ю э н е р -г и и С о л н ц а в с и с т е м е А к а д е м и и н а у к У з б е к с к о йССР.

Проблема эффективного использования энергии Солнца всегда привлекала умымногих ученых, однако малая плотность солнечного излучения не позволяла эффектив-но использовать этот вид энергии. Этому направлению мало уделялось внимания,мало выделялось средств и штатов.

В результате широких научных и экспериментальных псследований показанывозможности эффективного использования солнечной энергии с помощью современ-ных технических средств. В последние годы значительно усилились работы в этомнаправлении как у нас, так и за рубежом. Например;

Во Франции построена солнечная печь, которая обеспечивает в фокусе диаметром30 см концентрацию солнечного потока мощностью 1000 кет , температуру 3500° К-Проводятся работы по получению в больших количествах чистых и сверхчистых мате-риалов, сплавов с нужными физико-техническими свойствами.

В США, Японии и Израиле широко используется солнечная энергия для быто-вых и коммунальных целей.

В США такие фирмы, как «Дженерал электрик», «Томпсон Ремо Вулдридш»,«Райан», «Гудьир», «Электрооптика систиз», интенсивно разрабатывают солнечно-энергетические системы для космоса.

По инициативе ученых Франции создано Средиземноморское объединениепо использованию энергии Солнца, которое активно проводит работы в африканскихгосударствах.

Автор в составе делегации АН СССР недавно был в Судане, где сейчас организо-вывается для всех арабских стран единый центр по использованию энергии Солнца.

У нас в СССР этой проблемой занимаются в Ташкенте, Ашхабаде, Ереване,Москве, Ленинграде и в других городах.

С 1965 г. Академия наук УзССР издает Всесоюзный журнал «Гелиотехника»,перевод которого издается на английском языке в США.


Наша республика располагает громадной пастбищной территорией в зоне пустыньКара-Кум и Кызыл-Кум, где остро стоит проблема обеспечения питьевой водой людейи животных. Имеющаяся подземная вода во многих случаях соленая и горькая. Поэто-му одним из направлений использования мы выбрали опреснение этих вод с помощьюэнергии Солнца, чтобы способствовать расширению пастбищных территорий респуб-лики. Сейчас нами разработан ряд вариантов солнечных опреснителей. В содру-жестве с Бухарским пединститутом сооружена в центре! Кызыл-Кум в совхозе «Шафри-кан» солнечная опреснительная установка площадью 700 м2, сданная в эксплуатациюв 1970 г. Принято решение в этом году построить такие опреснители еще в пяти сов-хозах Бухарской области.

Сейчас нами разработаны легкие переносные опреснители, предназначенныечабанам и их семьям. Каждый такой опреснитель в день дает 10 литров питьевой воды.Экспертная комиссия Госкомитета Совета Министров Союза ССР по науке и техникеприняла решение широко внедрять такие опреснители.

В наших широтах за год на 1 м2 падает солнечная энергия, эквивалентная энер-гии 200 кг условного топлива; 2/3 падает на летнее полугодие и 1/3 на зимнее.

Если на крыше 4—5-этажных домов установить плоскоточные водонагреватели,разработанные в ФТИ АН УзССР, которые одновременно являются и кровлей, то в тече-ние восьми месяцев года жители дома будут обеспечены горячей водой. При этом каж-дая семья в день получит 300 литров горячей воды с температурой 60 °С.

За счет энергии Солнца можно зимой отапливать, а летом кондиционироватьжилые дома.

Конечно, солнечное отопление в наших широтах полностью не исключает отопле-ния топливом, но позволяет сократить расход топлива более чем на 50%. Нами даныпредложения в Госстрой республики о проектировании таких домов. Мы придаем боль-шое значение бытовому и коммунальному использованию энергии Солнца. На ЧарвакеФизико-техническим институтом установлена и сдана в эксплуатацию водонагрева-тельная установка площадью 80 ж2.

Сейчас по предложению ФТИ АН УзССР Министерством коммунального хозяй-ства республики принято решение о проектировании типовых бань и прачечныхс использованием энергии Солнца.

На основе разработок в ФТИ АН УзССР спроектирован завод для серийноговыпуска гелиотехнических установок бытового и коммунального назначения. Про-граммой предусмотрен выпуск в год 25 000 гелиокипятильников и гелиоводонагрева-телей площадью 50 000 м2.

Физико-техническим институтом АН УзССР совместно с Каршинским пединсти-тутом разработан ряд вариантов аккумуляторов солнечной энергии, и сейчас в рядеколхозов и совхозов построены теплицы с такими аккумуляторами.

У нас ведется большая работа по созданию концентраторов солнечных лучей,предназначенных для солнечно-энергетических и солнечных высокотемпературныхустановок. Нами разработаны ряд вариантов дешевых концентраторов диаметром 5 м,обеспечивающих в фокусе достаточную температуру, а также ведутся исследованияи конструкторская разработка газопоршневых двигателей Стирлинга, преобразующихтепловую энергию в механическую. К. п. д. этих двигателей сейчас доведен до 30%.На основе этого преобразователя и концентраторов сооружается автономная солнеч-но-энергетическая установка мощностью до 1 кет с последующим переходом к мощ-ности в десятки киловатт. Недавно Президиум АН УзССР выделил 20 гектаров пло-щади на территории Института ядерной физики для организации крупного полигонадля гелиотехнических сооружений.

Таким образом, солнечная энергия уже сейчас может получить широкое внедре-ние в сельском хозяйстве, строительстве, промышленности и космосе:

В колхозах и совхозах республики — для целей опреснения вод, отопленияпарников и теплиц, импульсного облучения семян сельскохозяйственных культур,сушки сельскохозяйственных продуктов, энергоснабжения автономных систем.

В строительстве — для целей отопления, кондиционирования и горячего водо-снабжения городских и сельских районов, что позволит экономить дефицитное топли-во, расходуемое для получения низкопотенциального тепла. Если принять во внима-ние, что для этой цели расходуется до 30% всего топлива, добываемого в стране,актуальность этой проблемы становится очевидной.

В промышленности — для получения жаропрочных и тугоплавких сплавов, сверх-чистых материалов, капролактама, октолактама и для других технологических задач-

В космосе— для разработки автономных энергоустановок мощностью до несколь-ких десятков киловатт, для целей резки и сварки металлов (в космосе) и для другихтехнологических задач.

Мой доклад был бы неполным, если не сказать о работах, которые проводятсяв Ташкенте в других институтах и организациях.

В Институте электроники АН УзССР ведутся исследования свойств материаловс применением солнечных печей, а также работы по прямому преобразованию солнеч-ной энергии в электрическую·

?58 СОВЕЩАНИЯ И КОНФЕРЕНЦИИ

В Ташкентском научно-исследовательском институте проектирования ведутсяработы по борьбе с перегревом зданий от солнечной радиации· В Ташкенте строитсязавод, который будет выпускать солнцезащитные устройства. В Бухаре будет строить-ся завод, выпускающий серийно солнечные кипятильники и водонагреватели. Такимобразом, в настоящее время в Ташкенте работы по использованию солнечной энергииполучили достаточно широкое развитие. Однако научные, конструкторские и произ-водственные силы разобщены и подчиняются различным министерствам и ведомствам-

Болыпинство из этих подразделений малочисленны, не оснащены современнымоборудованием, не имеют соответствующей производственной базы, и вследствие этогоих отдача в народное хозяйство малоэффективна. В этих условиях координация работнеобычайно затруднена, а маневрирование имеющимися научными и производствен-ными возможностями и оперативное решение первоочередных задач практическиневозможны.

Из всего сказанного напрашивается вывод: необходима концентрация научных,конструкторских и производственных сил, занимающихся вопросом использованиясолнечной энергии, в Ташкенте в одно объединение. Это позволит резко поднятьэффективность работ и ускорит внедрение достижений науки и техники в народноехозяйство. Это будет практическим шагом по выполнению решений, принятых XXIVСъездом нашей партии.

530


СОВМЕСТНО С ОТДЕЛЕНИЕМ ФИЗИКО-ТЕХНИЧЕСКИХИ ХИМИЧЕСКИХ НАУК АКАДЕМИИ НАУК ТУРКМЕНСКОЙ ССР

(20—22 апреля 1971 г.)

С 20 по 22 апреля 1971 г. в конференц-зале Президиума АН ТуркмССР (г. Ашха-бад) проходила выездная научная сессия Отделения общей физики и астрономииАН СССР и Отделения физико-технических и химических наук АН ТуркмССР. На сес-сии были заслушаны доклады:

I. А. А. Б е ρ д ы е в. Состояние и развитие физических исследований в Акаде-мии наук Туркменской ССР.

2. В. А. Б а у м. Исследования, проводимые в отделе солнечной энергии физи-ко-технического института АН ТуркмССР·

3. Н. Б- Л е ж н е в . Акустические исследования жидкостей на сверхвысокихчастотах.

4. Я. А. А г а е в. Исследования в области физики полупроводников в Физико-техническом институте АН ТуркмССР.

5. М. Б е р к е л и е в , Г· Г. Д ж е м и л е в , А. М у р а д о в , О. О в е з -г е л ь д ы е в , М. Ш и р м а м е д о в . Некоторые результаты изучения физики ионо -сферы.

6. X. Г у л ь м е д о в , А. П. С а в р у х и н . Исследования по астрофизике и фи-зике верхней атмосферы в Туркменской ССР.

7. А. А ш и ρ о в, А. В. А н и к и н , О· Г а н д ы м о в, А· С В а с и л е в -с к а я . Результаты рентгеноструктурных и рентгеноспектральных исследованийнекоторых соединений.

8. В . М . А г р а н о в и ч , В . Л - Г и н з б у р г. Рассеяние света с образованиемэкситонов.

9. Г. А. С м о л е н с к и й . Некоторые вопросы физики неметаллов.10· Я. Б. З е л ь д о в и ч . Рождение частиц в электрических и гравитационных

полях.I I . У. Χ. Κ ο π в и л л е м, В. Н. О с и по в, Б. П. См о л я к о в,, Р . З . Ш а р и -

п о в. Аналоги электронного спинового эха в сегнетоэлектриках и стеклах.Ниже публикуется краткое содержание или изложение представленных докладов.

Н. Б. Л е ж н е в . А к у с т и ч е с к и е и с с л е д о в а н и я ж и д к о -с т е й н а с в е р х в ы с о к и х ч а с т о т а х

Известную роль в разрешении проблемы жидкого состояния вещества играютакустические опыты, которые проводятся в широком диапазоне изменений условийэксперимента. При физической интерпретации этих исследований весьма существен-ным эффектом взаимодействия звука и вещества является акустическая релаксация,


•отражающая различные процессы, происходящие в жидкости· Эти неравновесныеэффекты имеют различную природу, физика которых может быть изучена изменениемпериода возмущений в широком диапазоне. Техника искусственной генерации и реги-страции звука продвинулась настолько вперед, что сейчас в арсенале экспериментаторовпоявились частоты —-3·109 гц, что соответствует длине волны звука в жидкости~ 0,3 мкм- Еще совсем недавно эти частоты были доступны лишь оптической гиперзву-ковой аппаратуре, использующей рассеяние света некогерентными дебаевскими волнами.

Лабораторией молекулярной акустики Физико-технического института АНТуркмССР впервые решен широкий круг задач, связанных с акустическими иссле-дованиями на СВЧ· Так, например, создана импульсная аппаратура для измеренияскорости и поглощения звука в жидкостях на частотах 1—3 Ггц· Генерация и приемпродольного гиперзвука осуществлены с помощью монокристаллов ниобата лития,размещаемых в коаксиальных резонаторах. При измерениях скорости СВЧ звукаиспользован метод когерентного смешения задержанного радиочастотного сигналаи сигнала звука, прошедшего тонкий слой жидкости. Одновременная регистрацияакустических и оптических (Не — Ne-лазер) интерференционных эффектов и исполь-зование вычислительной техники позволили провести дисперсионные акустическиеэксперименты на СВЧ с высокой точностью ~ 0,1—0,5% .

Исследованы индивидуальные жидкости, для которых хорошо известны колеба-тельные спектры. Обнаружены релаксационные эффекты в тиофене, бензоле, хлоро-форме и еще в двух десятках объектов, хорошо объяснимые феноменологической тео-рией Мандельштама — Леонтовича. Молекулярный механизм поглощения и диспер-сии скорости звука объяснен релаксацией колебательной теплоемкости в полном соот-ветствии с теоретическими представлениями Кнезера, Герцфельда и др.

При исследовании большой группы водных растворов электролитов, в том числегалогенидов кадмия, сульфатов двух- и трехвалентных металлов, обнаружены релак-сационные эффекты в высокочастотной области. Выяснены закономерности изменениявремени релаксации в зависимости от концентрации и температуры.

Релаксация в галогенидах кадмия объяснена нарушением равновесия междукомплексами и свободными ионами· В сульфатах за высокочастотную релаксациюответственны химическая релаксация и в незначительной степени релаксация ион-ных атмосфер.

Во многих вязких объектах температурная зависимость поглощения звука прохо-дит через максимум, величина которого уменьшается с ростом частоты. Обсуждениерезультатов с позиций релаксационной теории с единственным временем релаксациипоказывает, что она не в состоянии удовлетворительно объяснить данные опыта.Результаты широкого круга экспериментов в сильновязких объектах хорошо согла-суются с нелокальной теорией Исаковича и Чабан. Интересно, что поведение вязкогообъекта в акустических экспериментах во многих случаях напоминает поведениераствора, на концентрацию компонентов которого существенное влияние оказываеттемпература.

Изучено распространение поперечных звуковых волн в маловязких жидкостях,в которых ранее Фабелинским была обнаружена тонкая структура крыла линии Рэлея.Акустическая информация о жидкостях была получена методом импеданса; попереч-ный звук искусственно генерировался кристаллами кварца и ниобата лития· Срав-нение оптических и акустических результатов позволяет сделать некоторые предполо-жения об «аномальной» ветви температурной зависимости расстояния между компо-нентами дублета в жидком салоле и бензофеноне. Вероятно, эта ветвь не являетсяпродолжением температурной зависимости скорости поперечных волн при большихвязкостях, а в сущности —• проявление некоторого нового, пока еще не объяснен-ного эффекта. На это указывают наши эксперименты, в которых скорость поперечногозвука при малых вязкостях уменьшается с ростом температуры и как бы продолжает«нормальную» ветвь в область высоких температур.


1. А. А. Б е ρ д ы е в, Н . Б . Л е ж н е в , Письма Ж Э Т Ф 13, 49 (1971).2. А. А. Б е ρ д ы е в, В. В. Л а п к и н. Н . В . Л е ж н е в . И з в . А Н ТуркмССР, сер.

Ф Т Х и Г Н , № 2, 115(1969).15. А. А. Б е ρ д ы е в, Н . Б . Л е ж н е в , Г. Α. Η а з а р о в а. И з в . АН ТуркмССР,

сер. Ф Т Х и Г Н , № 1,110 (1969).4. А. А. Б е ρ д ы е в, Н . Б . Л е ж н е в , Г. А. Н а з а р о в а , М. Г. Ш у б и н а ,

И з в . А Н ТуркмССР, сер. Ф Т Х и Г Н , № 2, 114 (1969,.5. А. А. Б е р д ы е в , Н . Б . Л е ж н е в , В . В. Л а п к и н , И з в . А Н ТуркмССР, сер.

Ф Т Х и Г Н , № 2, 111 (1968).6. А. А. Б е р д ы е в , Б . X е м ρ а е в, И з в . А Н ТуркмССР, сер. Ф Т Х и Г Н , Я» 4,

94 (1970).7 . А. А. Б е р д ы е в , 4 Б . X е м ρ а е в, М- Г. Ш у б и н а , Акуст. ж-, 17, 459

(1971).


Я. А. Агаев. И с с л е д о в а н и я в о б л а с т и ф и з и к и п о л у -п р о в о д н и к о в в Ф и з и к о - т е х н и ч е с к о м и н с т и т у т е АНТуркмССР.

В последнее десятилетие в Физико-техническом институте АН ТуркмССР ведут-ся работы по получению новых полупроводниковых материалов типа А3В5, А2В*С|и А|В 4 С| и твердых растворов на их основе.

Получены монокристаллы CdSnAs2 ρ- и η-типов (re, ρ ~ 101 7 см~9, и ~~22 000 смУв -сек).

Методом газотранспортной реакции получены монокристаллы на основе2GaAs — ZnGeAs2, 2GaAs —• ZnSiAs2 в широком интервале концентраций GaAs(re ~ 1018 см~3, μη « 2500 см2/в-сек).

Проводились работы по получению и исследованию некоторых свойств соеди-нений: Cu2GeSe3, CujSnSeg, Cu2GeTe3, Cu2SnTe3, Ag2GeSe3, Ag2SnSe3 и т. д.

Проведено комплексное исследование электрических, термоэлектрических,гальвано-термомагнитных, оптических и фотоэлектрических свойств кристаллов GaP,InP, AlSb, InSb и твердых растворов InSb — AlSb, InP — InAs.

В монокристаллических образцах игольчатого типа GaP обнаружена примеснаяфото-э. д. с , являющаяся результатом прямых переходов электронов из валентнойзоны на уровни 0,1 и 0,4 эв или же двойных оптических переходов.

Обнаружен эффект Келдыша — Франца, связанный с непрямыми переходамив GaP при

Г15 ""*• Χι и Г15 ~*" хз-

Исследование эффекта Келдыша — Франца и спектральной фоточувствительно-сти в коротковолновой области позволило предложить возможную структуру основ-ных зон.

В кристаллах InP на основе анализа температурной зависимости подвижности,поперечного эффекта Нернста — Эттинсгаузена и термо-э. д. с. установлены механиз-мы рассеяния носителей заряда: при низких температурах подвижность ограничи-вается в основном комбинированным рассеянием на ионах примеси, нейтральных ато-мах, а при высоких температурах — на оптических и акустических колебанияхрешетки.

Получены высокоомные кристаллы InP (га ~ 1011—1012 см~3) диффузией меди,ρ — re-переходы на их основе и исследованы электрические и фотоэлектрические свой-ства в широком интервале температур. В высокоомных кристаллах InP в областипримесной проводимости обнаружена отрицательная фотопроводимость при низкихтемпературах при hv « 0,9 — 0,55 эв, объяснимая на основе энергетического спектрапримесей. При комнатных температурах с внешней собственной подсветкой обнаруже-на примесная фоточувствительность в той же области спектра.

В кристаллах InP no спектрам поглощения в области hv < Eg обнаружен ряд.полос, относящихся, по всей вероятности, к примесным уровням; аналогичные значе-ния для примесных уровней были найдены по электрическим и фотоэлектрическимсвойствам.

По спектрам диффушого отра КРГЧШ получены значения энергий переходовс hv > Е„, по которым построен ви.^кжный вариант зонной структуры.

По исследованию оптического поглощения, отражения и фотопроводимостиAlSb и твердых растворов InSb — AlSb дается возможная зонная структура AlSb.

По температурной зависимости холловской подвижности и поперечному эффектуНернста — Эттинсгаузена определены основные механизмы рассеяния в AlSb. Принизких температурах рассеяние происходит на ионизованных примесях, а при высо-ких (300—1000°К) — на акустических колебаниях решетки. В переходной области(125—300 °К) идет совместное действие указанных механизмов рассеяния. Эксперимен-тальная подвижность количественно сопоставляется с теоретической, рассчитаннойпри учете различных механизмов рассеяния. В области низких температур обнару-жено влияние фононного увлечения носителей на термо-э. д. с , термомагнитный эффектНернста — Эттинсгаузена и теплопроводность. По измерениям эффекта Холла и опти-ческого поглощения в re-AlSb обнаружен внутризонный переход с энергией ~ 0,27 эв.

Исследованиями электрических, гальвано-термомагнитных и фотоэлектрическихсвойств га- и p-InSb в широком интервале температур, концентрации носителей и маг-нитного поля показана возможность получения термодиффузией высокоомных кристал-лов p-InSb, выяснена природа термоакцепторов в InSb, определены времена жизниосновных и неосновных носителей тока в p-InSb, а также получены длинные диодына базе p-InSb сплавным методом, чувствительные к внешнему магнитному полю.

Магнитная чувствительность диодов γ яг 70 —.SC

Разработана технология получения высокочувствительных датчиков Холлаи магнитосопротивлений из InSb, InP — InAs и InSb — NiSb. На основе этих гальва-номагнитных датчиков создан целый ряд приборов.



1 Я. А г а е в, Н. Г. Б е к м о д о в а, Изв АН ТуркмССР, сер. ФТХиГН, Х- 6, 30(1968); № 5, 93 (1970).

2 Я- А г а е в , О. Г а з а к о в , С. В. С л о б о д ч и к о в , Изв. АН ТуркмССР, сер.ФТХиГН, № 2, 23 (1965).

3. Я. А г а е в, О. И с м а и л о в, Изв. АН ТуркмССР, сер. ФТХиГН, № 6, 52 (1965)4. А. Б е р к е л и е в , К. Д у р д ы е в , ФТП 5 (4), 738 (1971).5. А. Б е р к е л и е в , Л И . В е р е д а , Изв. АН ТуркмССР, сер ФТХиГН, №5, 97(1970)-6 Я - А г а е в , О. М о с а н о в , С С у х а н о в , в сборнике «Физические свойства

полупроводников A3BD и А3В6», Баку, Изд во АН АзССР, 1967.7. Я. А г а е в , А. А л л а н а з а р о в , О. И с м а и л о в , там же.8. Я. А г а е в, А. Р. Μ и χ а й л о в, там же.9. О. G a s a k o v . D. N. N a s l e d o v , S V . J S l o b o d c h i k o v , Phys Stat Sol

35, 139 (1969).

M. Беркелиев, Г. Г. Джемилев, А. Мурадов, О. Овезгельдыев, М. Ширмаме-дов. Н е к о т о р ы е р е з у л ь т а т ы и з у ч е н и я ф и з и к и и о н о с ф е р ы .

1. Проведено комплексное экспериментальное исследование закономерностипространственно-временных вариаций спорадических образований Показано, что,.

72

JO

8

b

4

/ \ .

Λ — /ί

1 I

Ζ/ июня

ι

D о

I 1 I >.

.„ 7 июля

70

8

A-A A A A-A A-A ^ A-A6

71 -

9 -

7 -

5 -

1 -

Π июля л

at>- * r t * ^ Л / 1 * n i l *

л /

CO

V /°

1 . 1 y.0900 Π93Π ЮОО WW HDD Π 3D 7200

Рис 1.

в отличие от регулярных слоев ионосферы, временная вариация спорадических образо-ваний является случайным процессом. На рис. 1 в качестве примера приводятся тринепрерывных сеанса измерений, проведенных в одно и то же время разных суток.Кружочки соответствуют fBEs*SL точки — i^E&. Видно, что характер временных вариа-ций частотных параметров в этих сеансах весьма различный и для любого фиксирован-ного момента времени значения их являются случайными величинами. Кроме того,


V?

ι\<I I 1 I 1 I

^ s?


разделение слоя Es по значениям разности AfbEs = f0Es — fbEs на непрозрачныйи полупрозрачный типы, что обычно делается по результатам стандартных ионосфер-ных данных, носит условный характер, так как величина Afi,Es для одного и того же•образования изменяется в очень широких пределах и одно и то же образование за времясвоего существования может быть и непрозрачным, и полупрозрачным.

Показано, что в дневное и ночное время суток временная вариация спорадиче-ского слоя Ε близка к стационарному случайному процессу. Исходя из этого определе-ны эмпирические автокорреляционные функции частотных параметров. Для дневноговремени суток автокорреляционные функции if * Е и R} E аналитически выражаются

О s О s

формулами

Rf E = e x p ( - 0 , 1 2 | t | ) ,

а для ночного времени автокорреляционные функции имеют следующий вид:

* / о Е в = ехр(-0,17 У М ) ,

Для изучения пространственной структуры слоя Es с помощью идентичных ионо-сферных станций проведено синхронное зондирование с различными пространствен-ными разносами. Результаты этих экспериментов показывают, что электронная кон-центрация в слое весьма неоднородная в горизонтальной плоскости и кросскорреляциячастотных параметров относительно низкая. На рис. 2 приводятся результаты одного•сеанса измерений с пространственным разносом 120 км. По результатам эксперимен-тальных измерений определена пространственная функция корреляции частоты экра-нировки fb^s, которая непосредственно характеризует максимальную электроннуюконцентрацию слоя:

2. Проведены некоторые исследования по физике F-области. Показано сущест-вование переходной зоны (20—40° геомагнитной широты), где основные особенностисуточного и сезонного хода ионизации F-области на высотах 200—300 км обусловли-ваются внутренними аэрономическими процессмми, главным образом рекомбина-цией х> 2. Развитие F-области в послеполуденные и вечерние часы во многом обуслов-лено величиной потока диффузии. Диффузия играет определяющую роль в долготномизменении суточного хода ионизации выше 200 км на переходных широтах.

Численным решением нестационарного уравнения непрерывности с учетомпроцессов ионообразования и рекомбинации получены количественные характери-стики влияния вертикальных дрейфов на поведение области F во время ионосферныхвозмущений и особенностей суточного хода ионизации в спокойных условиях. Влия-нием вертикального дрейфа объяснено появление утреннего и вечернего максимумовв ходе ионизации /̂ -области 3> 4.

3. Методом Ai исследованы суточный, сезонный и годовой ход поглощения, зави-симость поглощения от зенитного угла Солнца и солнечной активности 6> 6.

На основе данных низкоширотных станций анализировались случаи появлениякоэффициента отражения ρ > 1. Кроме того, были проведены специальные базисныенаблюдения, в результате которых выяснены основные закономерности появленияρ > 1. Показано, что аномальное значение ρ наблюдается в основном в период восходаи захода Солнца, когда изолинии электронной концентрации имеют наибольшую кри-визну. Проанализировано влияние мелкомасштабных неоднородностей на результатыизмерений поглощения. Установлено, что при интервалах усреднения больше 10 мин,влияние мелкомасштабных неоднородностей несущественно ' . 9 .


1. М. Б е р к е л и е в , Изв. АН ТуркмССР, сер. ФТХиГН, № 1, 26 (1967).2. М. Б е р к е л и е в , Изв. АН ТуркмССР, сер. ФТХиГН, № 5, 36 (1968).3. Α. Μ у ρ а д о в, Геомагнетизм и аэрономия 11 (1), 79 (1971).4. Α. Μ у ρ а д о в, Изв. АН ТуркмССР, сер. ФТХиГН, № 3, 112 (1970).5. М. Ш и р м а м е д о в , в сборнике «Ионосферные исследования», № 13, М.,

«Наука», 1964, стр. 89.6. М. Ш и р м а м е д о в , Геомагнетизм и аэрономия 9 (6), 1103 (1969).7. М. Ш и р м а м е д о в , Геомагнетизм и аэрономия 3 (5), 922 (1963).8. М. Ш и р м а м е д о в , Геомагнетизм и аэрономия 4 (3), 594 (1964).9. М- Ш и р м а м е д о в , Геомагнетизм и аэрономия 4 (4), 729 (1967).


X. Гульмедов, А. П. Саврухив. И с с л е д о в а н и я п о а с т р о ф и з и к еи ф и з и к е в е р х н е й а т м о с ф е р ы в Т у р к м е н с к о й ССР.

Туркмения — самая южная республика Советского Союза, обладающая большимчислом ясных ночей в году, что позволяет проводить здесь систематические наблюде-ния метеоров, свечения ночного неба и других небесных объектов. Широкие астрофизи-ческие исследования метеоров, комет, противосияния были начаты в Туркмениив 1942 г. В период Международного Геофизического Года расширились работы по метео-рам и начаты исследования эмиссий ночного неба.

В настоящее время создана система радиолокационных станций для наблюденияметеоров, работающая в непрерывном режиме генерации на частоте 25 Мгц- С еепомощью получены данные о торможении метеоров в атмосфере Земли и определеныэлементы орбит слабых метеоров *> 2 . Сопоставление этих данных с результатами фото-графических наблюдений ярких метеоров показывает существенное различие яркихи слабых метеоров.

В период сближения метеорного роя Леонид с Землей в 1965—1967 гг. туркмен-ские астрофизики получили самый богатый материал по фотографическим и телеско-пическим наблюдениям светящихся следов метеоров и их дрейфу. Получены спектрыметеорных следов. Их обработка показала, что основное излучение приходится на жел-тую и красную часть спектра, выделено несколько эмиссионных линий 3 .

Электрофотометрические исследования эмиссий атомарного кислорода λ 5577 Аи λ 6300 А в собственном свечении верхней атмосферы позволили установить морфоло-гические особенности интенсивностей эмиссий, изучить их суточные и сезонные вариа-ции, связь с геомагнитной активностью и лунными приливными явлениями в атмо-сфере. Особенностью эмиссии λ 5577 А. является наличие пространственно-временныхнеоднородностей в распределении интенсивности эмиссии по небосводу. Форма, размери интенсивность свечения неоднородностей испытывают достаточно быстрые измененияво времени 4 .

Измерениями профиля эмиссии λ 6300 А на интерферометре Фабри — Пераопределена кинетическая температура атмосферы на высотах 250—300 км. Ее значе-ния в ночное время для магнитоспокойных периодов составляют 700—1500 С К с мини-мальными значениями около местной полуночи. В периоды геомагнитных возмущенийпроисходит резкий разогрев верхней атмосферы с одновременным усилением интенсив-ности эмиссии 6 .

Спектрографические наблюдения вращательно-колебательных полос гидроксилав свечении ночного неба выявили короткопериодические вариации интенсивности излу-чения. Среднее значение вращательной температуры молекул ОН 240 С К .


1. X . Д . Г у л ь м е д о в , Г. П . К в а ч а д з е , М . Ф . Л а г у т и н , Д . М. С м а г 'и нИ з в . А Н Т у р к м С С Р , сер. Ф Т Х и Г Н , № 3, 122 (1970).

2. X . Г у л ь м е д о в , М. ф . Л а г у т и н , Д . М . С м а г и н , А. Х а н б е р д ы е в ,И з в . А Н ТуркмССР, сер. Ф Т Х и Г Н , № 4, 122 (1971).

3. Л . И. Η а с ы ρ о в а, А. М. Б а х а р е в, У . Ш о д и е в, Б ю л л . Ин-та астрофиз.А Н ТаджССР, № 53, 14 (1970).

4. М. П . К о р о б е й н и к о в а, Г. А. Н а с ы р о в , В . Г. Х а м и д у л и н а ,в сборнике «Полярные с и я н и я и свечение ночного неба», № 18, М., «Наука», 1970,.стр. 5.

5. Г. Α. Η а с ы ρ о в, Геомагнетизм и аэрономия 9 (4), 762 (1969).

А. Аширов, А. В. Аникин, О. Гандымов, А. С. Василевская. Р е з у л ь т а т ыр е н т г е н о с т р у к т у р н ы х и р е н т г е н о с п е к т р а л ь н ы х и с с л е -д о в а н и й н е к о т о р ы х с о е д и н е н и й .

Исследования по проблеме «Образование и структура кристаллов» в Физико-техническом институте АН ТуркмССР ведутся в двух направлениях: расшифровкаатомной структуры кристаллов и экспериментальное и теоретическое изучение тон-кой структуры рентгеновских спектров поглощения металлов и металлическихсплавов.

По первому направлению в результате прямого определения знаков до концарешена моноклинная структура водного магниевого бората индерита МдгВвОц XХ15Н2О. Для расшифрованной структуры особенно характерны дискретные — ней-тральные комплексы ]^ВзОз(ОН)5-4Н2О, в составе которых в свою очередь выделяет-ся «островной» анионный трехъядерный радикал [ВзО3(ОН)5]~2; «молекулярные» ком-плексы соединяются в единую структуру водородными связями.

Устранены существовавшие сомнения в симметрии гидроборацитаСаМ^[ВзО4(ОН)з]2"ЗН2О и полностью расшифрована его моноклинная структура.Показана эффективность двухступенчатого гармонического анализа с синтезами Фурье


яювышенной симметрии при наличии псевдосиммметрии в паттерсоновских синтезах.В структуре гидроборацита наиболее характерно выступают борокислородные цепочки|ВзО4(ОН)з]п2п колеманитового типа, которые связываются в единый архитектурныймотив параллельными цепочками из Mg-октаэдров и колонками из Са-восьмивершин-ников. Методом тяжелого атома определена кристаллическая структура р-витчита8 Γ 2 [ Β 5 Ο 8 ( Ο Η ) ] 2 · Β ( Ο Η ) 3 · Η 2 Ο . Впервые в структуре этого водного бората обнаруженыбесконечные в двух измерениях борокислородные радикалы [Β5θ8(ΟΗ)]η2 η· Установ-лено, что витчит и р-витчит — это две диморфные модификации, структуры которыхсоставлены из идентично построенных борокислородных слоев— сеток и различаютсялишь расположением этих слоев между собой. Одновременно в структурах этих мине-ралов присутствуют островные треугольные борокислородные комплексы В(ОН)з· Этипервые, ставшие известными, смешанные бораты позволяют расширить классифика-ционную схему боратов, дополняя ее пятым классом «смешанных боратов», пер-выми представителями которых следует считать расшифрованные нами внтчит ир-витчит.

Прямым методом определена кристаллическая структура гс-оксиизомер цикло-гексил-о-крезилкетона. Установлено, что упаковка молекул представляет собойбесконечные цепи, в которых молекулы кристаллографически связаны между собойплоскостями скользящего отражения. Образование цепей объясняется наличиеммежмолекулярных водородных связей О — Η . . . О длиной 2,70 А.

По второму направлению выполнен ряд работ по тонкой структуре рентгенов-ских спектров поглощения. Экспериментально изучены К-, Li-, ЬЦ-, £ш-спектрыпоглощения металлического серебра и спектры поглощения серебра и цинка в а-,β- и ε-фазах системы серебро — цинк. Полученные экспериментальные спектры в основ-ном согласуются с рассчитанными по теории «ближнего порядка». Эта теория обобщенапа случай: Ьц- и Lm-спектров; получена формула для расчета относительныхLu- и Lni-коэффициентов поглощения рентгеновских лучей кристаллическими решет-ками. Кроме того, данная теория впервые применена для бинарных металлическихсплавов Ag — Zn и Си— Zn и для спектров относительно тяжелых металлов (Ph,Ag, Cd, In). Теория «ближнего порядка» позволила объяснить основные закономер-ности рентгеновских спектров поглощения изученных металлов и сплавов.


1. И. Μ. Ρ у м а н о в а, А. А ш и ρ о в, Кристаллография 7 (4), 517; 8 (6), 828 (1963),2. А. В. А н и к и н, И. Б. Б о ρ о в с к и й, А. И. К о з л е н к о в, Изв. АН СССР,

сер. физ. 31 (6), 1016 (1967).3. А. В. А н и к и н, А. И. К о з л е н к о в, Изв. АН ТуркмССР, сер. ФТХиГН, № 1,

114; № 3, 102; № 5, 97, 99 (1968).4. О. Г а н д ы м о в, И. Μ. Ρ у м а н о в а, Н. В. Б е л о в, ДАН СССР 180 (5), 1216

(1968).

В. М. Агранович, В. Л. Гинзбург. Р а с с е я н и е с в е т а с о б р а з о в а -н и е м э к с и т о н о в .

Классическим методом изучения экситонов является получение спектров погло-щения. Некоторые данные можно получить также из измерений частотной зависимостипоказателя преломления. Наконец, если речь идет об оптических методах, дисперсион-ные кривые для экситонов (зависимость их частоты а>г(к) от волнового вектора к)в ряде случаев могут быть найдены в результате исследования комбинационного рас-сеяния света в кристаллах с образованием экситонов. Последний метод получаетза последнее время все большее развитие в связи с эффективностью применения дляэтих целей излучения лазеров 1 . Методом комбинационного рассеяния фактическиоказалось возможным2 получить вполне определенное указание на существованиев гиротропном кристалле (кварце) «новой» (третьей) нормальной волны 3~5, обнаружитькоторую другими способами еще не удалось. В докладе, который основан на работе 6,помимо вопроса о «повой» волне обсуждается общая теория комбинационного рассея-ния света в кристаллах с образованием экситонов при учете поглощения (в частности,речь идет о так называемых поляритонах, или реальных экситонах, соответствующихточным решениям — нормальным волнам — однородных уравнений электромагнит-ного поля; подробнее см.4). Особо рассмотрено комбинационное рассеяние светас образованием поверхностных экситонов (поляритонов).

Как можно думать, метод комбинационного рассеяния света будет энергичноразвиваться и окажется одним из самых действенных путей для изучения различныхоптических объемных и поверхностных экситонов и пространственной дисперсии в кри-сталлах, а также в других средах (жидкие кристаллы, аморфные тела, полимерныеобразования, неоднородные структуры типа слоистых соединений и т. п.).



1. Ргос. Intern. Conference on the Light Scattering Spectra in Solids, (G. W. Wright,Ed.) , Springer-Verlag, New York, 1969.

2. A. S. Ρ i η e, G. D r e s s e 1 h a u s, Phys. Rev. 188, 1489 (1969).З . В , Л . Г и н з б у р г , ЖЭТФ 34, 1593 (1958).4. В. М. А г р а н о в и ч, В. Л. Г и н з б у ρ г, Кристаллооптика с учетом простран-

ственной дисперсии и теория экситонов, М., «Наука», 1965.5. В. М. А г р а н о в и ч , Теория экситонов, М., «Наука», 1968.6. В.. М. А г ρ а н о в и ч, В. Л. Г и н з б у ρ г, ЖЭТФ 61, 1243 (1971).

Г. А. Смоленский. Н е к о т о р ы е в о п р о с ы ф и з и к и н е м е т а л -л о в * ) .

1. М а г н и т о о п т и ч е с к и е я в л е н и я в м а г н и т н ы х 1 п о л у-п р о в о д и и к а х и д и э л е к т р и к а х . Открытие когерентных источниковсвета, получение прозрачных магнитоупорядоченных веществ и прогресс в техникеих выращивания послужили мощным толчком в развитии оптических и магнитооптиче-ских исследований 1 - 3 . Хорошо известно, что эти исследования дают богатую ин-формацию об' энергетической Структуре кристаллов. В магнитоупорядоченныхкристаллах таким путем удается выявить также типы элементарных возбуждений, свя-занных с обменным взаимодействием.

Теоретически предсказан ряд новых оптических явлений: эффект Коттона —Муто-на в антиферромагнетиках, эффект Фарадея в электрическом поле в магнитоэлектри-ках и при давлении в пьезомагнетиках.

Обнаружен пеобычайно большой квадратичный по намагниченности магнито-оптический эффект, который объяснен на основе учета обменных взаимодействий.

Показано, что магнитоупорядоченные кристаллы являются гироанизотропнойсредой, так как эффекты Фарадея (гиротропия) и Коттона — Мутона (анизотропия)соизмеримы по величине.

Изучены особенности оптической индикатрисы магнитных кристаллов и пока-зано, что эти кристаллы в общем случае являются оптически двуосными. Положениеоптических осей резко зависит от температуры в ряде кристаллов. В точках маг-нитных фазовых переходах (Кюри, Нееля, Морина и компенсации намагниченности)обнаружены аномалии рассеяния света и магнитооптических эффектов.

2. Г и п е р з в у к о в ы е в о л н ы в н е м е т а л л и ч е с к и х к р и -с т а л л а х . Получение гиперзвуковых волн в кристаллах связано с именем К. Н. Ба-ранского (МГУ, 1957 г.).

В широком интервале температур и частот в кристаллах разных типов былипроведены измерения частотных и температурных зависимостей затухания гиперзву-ковых волн. Оказалось, что затухание упругих волн всех кристаллов хорошо описы-вается механизмом Ахиезера. В частности, показано, что введение примесей в кристаллприводит к уменьшению затухания.

Одним из возможных механизмов затухания упругих волн в кристаллах являетсяих взаимодействие со свободными носителями. Показано, что экспериментальныерезультаты хорошо согласуются с теорией В. Л. Гуревича.

Подробно исследовано взаимодействие упругих и спиновых волн в магнитоупо-рядоченных кристаллах. Обнаружено новое явление — естественный магнитоупругийрезонанс — резонансное взаимодействие упругих и спиновых волн в отсутствие внеш-него поля — во внутренних полях магнитокристаллографической анизотропии.Исследованы акустические эффекты Фарадея и двулучепреломление в магнитныхкристаллах.

Изучалась генерация акустических гармоник, что дает информацию об ангар-монизме сил взаимодействия в кристаллах и о его упругих модулях третьего порядка.Возникновение и развитие этого направления связано с именем В. А. Красильни-кова (МГУ).

Явление дифракции света на гиперзвуковых волнах является полезным приизучении различных свойств кристалла. При рассеянии света на упругих волнахочень интересным оказался случай, когда рассеяние происходит с поворотом плоскостиполяризации света. В оптически анизотропном кристалле при одной и той же частотеупругих волн имеют место две возможные геометрии рассеяния: два угла падения и дваугла дифракции.

Полезную информацию о характере фазовых переходов и о так называемых «мяг-ких» модах позволяет получить изучение скорости и затухания звуковых волн в кри-сталлах 4 .

*) Автор в своем выступлении касался в основном тех разделов физики твердоготела, которые развиваются в институтах Академии наук ТуркмССР.



1. Г. А. С м о л е н с к и й, Р. В. Π и с а р е в, Η. Η. Κ ρВести. АН СССР, № 8, 62 (1969).

й н и к, И. Г. С и н и й ,

2. Г. А. С м о л е н с к и й , Р. В . П и с а р е в , И. Г. С и н и й , УФН 99, 151 (1969).3. G. A. S m o l e n s k y , R. V. Ρ i s a r e v, I. 6 . S i n y , N. N. K o l p a k o v a ,

J. dephys. 32, 1048(1971).4. Г. А. С Μ о л е н с к и й, В. В. Л е м а н о в, Вегтн. АН СССР 12, 15 (1970).

У . X . К о п в и л л е м , В . Н . О с и п о в , Б . П . С м о л я к о в , Р . 3 . Ш а р и п о в . А н а л о г иэ л е к т р о н н о г о с п и н о в о г о э х а в с е г н е т о э л е к т р и к а хи с т е к л а х .

Открытие Е. К. Завойским электронного парамагнитного резонанса 1 привелок бурному развитию резонансных методов исследования конденсированных сред.Среди этих методов изучения вещества особое место занимает ядерное спиновое эхо,обнаруженное Э. Ханом 2 при помощи методики ядерной спиновой индукции, теоре-тически и экспериментально разработанной Ф. Блохом 3 . Перспективность применениятехники спинового эха на элек-тронных системах была теорети-чески обоснована в работах *> 5 иэкспериментально подтвержденав работах в> 7 . Возможность при-менения звука для 'возбужденияспинового эха была исследованав работах 8 . 9 . Далее было теоре-тически доказано утверждение,что все обнаруженные резонансыв веществе могут быть более де-тально изучены путем наблюдениясоответствующих им сигналов ти-па спинового эха 1 0 . Был такжеуказан способ выбора соответ-ствующих внешних когерентныхполей для возбуждения этих си-гналов. Сигналы типа спиновогоэха действительно были обнару-жены в ферромагнетиках и > 1 а , на

Рис. 1. Осциллограмма сигнала эха в монокри-сталле К Н 2 Р О 4 при 4,2 °К.

После каждого возбуждающего импульса (узкие пики)наблюдается последовательность отраженных от стенокдоменов гиперзвуковых импульсов. После второго ги-перзвукового сигнала через интервал τ — 10-е сек сле-дует сигнал эха. По вертикальной оси отложена ампли-

туда сигналов.

уровнях Ландау 13> 1 4 и в оптиче-ских системах 16> 1 в .

В работе1 7 сообщалось о на-блюдении сигнала типа спиновогоэха на флуксоидах в сверхпро-водниках второго рода. Теорети-ческое исследование показало 1 8 ,что обнаружение флуксоидногоэха позволяет надеяться на обна-ружение сигналов типа спинового эха и на других системах, которые обладают квази-непрерывным спектром и в которых отсутствуют резонансы при изменении статиче-ских магнитных, электрических и упругих полей, например на колебаниях доменов иих границ в упорядоченных состояниях вещества (ферро- и антиферромагнетики,ферро- и антиферроэлектрики, ферроупругие системы 1 8 ) , на вихревых нитях в сверх-текучем гелии, на дислокациях в кристаллах и трубках канализованного светового извукового излучения (филаментах) 2 0 . Все перечисленные выше системы обладаютопределенными частотами собственных колебаний и могут давать сигналы типа спи-нового эха. Теория показывает, что эти сигналы будут обладать рядом отличитель-ных свойств, присущих циклотронному эху 1 4 . Исследование ферроэлектрическихдюнокристаллов при температуре 4,2 °К с использованием аппаратуры электронногоспинового эха 2 1 привело к обнаружению на частоте 1О10 сек-1 при длительности воз-буждающих импульсов 3-10~8сек электрических аналогов сигналов типа феррома-гнитного эха и стимулированного ферромагнитного э х а 1 2 .

На рис. 1 приведена осциллограмма сигналов эха в КН2РО4· Времена продоль-ной, обратимой и необратимой поперечной релаксации соответственно оказалисьпорядка Ti ~ Ю-5 сек, Т* <~ 10~8 сек и Т2 ~ 1,6 -10~6 сек. Аналогичные сигналы былиобнаружены в монокристаллах KD2PO4, CsD2As04, CsH2As04, RbH2PO4 и RbH2As04,но сигналы отсутствовали в LiNbU3 и сегнетовой соли.

Основпые свойства сигналов: 1) При размельчении образца до порошка исчезаютсигналы от возбужденных в образцах гиперзвуковых импульсов, но сохраняютсясигналы эха. 2) Интенсивность сигналов на порядок выше, чем у сигналов электрон-


о 10 2Л 3D

а)

50ff,K8C

ного спинового эха от радикалов. 3) В пределах (8,9 — 9,6)-10е сек-1 интенсивностьсигналов не изменяется. 4) Возбуждение эха обусловлено электрической составляю-щей переменного электромагнитного поля. 5) В пределах 0—1,2 · 10* гс сигналы не зави-сят от статического магнитного поля. 6) В пределах 0—10 кв/см нет зависимости от

статического электрического поля. 7) Имеетсязависимость интенсивности эха от угла междуосями кристалла и вектором переменного электри-ческого поля. 8) Эхо появляется только в упо-рядоченной фазе ферроэлектрика. 9) При повы-шении температуры Г > 4,2 °К время Τι быстроукорачивается и сигналы эха исчезают. 10) Меха-низм фазовой памяти обусловлен разбросом внут-ренних электрических полей. Можно предпола-гать, что эхо обусловлено коллективными коле-баниями электрических диполей (дипольныеплазмоны) 2 2 или вызвано электрическими спи-новыми волнами, частота которых представляетсобой сложную комбинацию частот туннелиро-вания, обмена, мультиполь-мультипольных взаи-модействий и упругих колебаний атомных группв ферроэлектриках 2 3 . По-видимому, обнаружен-ное новое физическое явление может быть исполь-зовано для идентификации упорядоченногосостояния ферроэлектриков и изучения их свойств,а также в приборах квантовой электроники.

Техника электронного спинового эха ока-залась также весьма перспективной для иссле-дования стекол, в которых обычные сигналыэлектронного парамагнитного резонанса 2 4 оченьшироки и практически не позволяют раздельноизмерять параметры Τι, Тг и Г*. На рис. 2 при-ведена зависимость интенсивности электронногоспинового эха / при 4,2 °К в кварцевом стекле(без специального введения примесей) (а) и в стек-ле с примесями (СеО2 и TiO2) (б) в зависимостиот статического магнитного поля Н. Интересно,что сигналы наблюдаются при Η — 0 и в пре-делах одного гигагерца не зависят от частоты.

J

О 10 20 30 40 50 ВОН.гс

Рис. 2. Зависимость амплитудыэлектронного спинового эха встеклах от напряженности стати-ческого магнитного поля Η при

температуре 4,2 °К:а) в кварцевом стекле без введенныхпримесей; б) в стекле с примесями

(СеО, + TiO2)·

Времена Т2 ~ 10"6 'сек, Τξ ~ Ю-9 сек и 7Ί <10~3 сек; сигналы наблюдались при Η J_

и Η || Η! (Hj — вектор переменного поля). По-ви-димому, это есть первое сообщение о наблюде-нии электронного аналога ядерного квадруполь-

ного эха, открытого в 1951 г. 2 δ . Сигналы электронного спинового эха такжебыли обнаружены при 4,2 °К на ионах Fe 3 + (/-центр) в синтетическом монокри-сталле золотисто-коричневого кварца (7 τ2 /~5·10~β сек) на всех пяти переходах2 6.

Методика типа спинового эха позволяет по времени разделить акты возбужденияи наблюдения сигналов, измеряет динамические характеристики систем в интервале(106—1015) сек"1 и поэтому является многообещающим способом исследования веществ.


1. Е. К. 3 а в о й с к и й, Докторская диссертация (ФИАН, 1944 г.).2. Е. H a h в, Phys. Rev. 80, 580 (1950).3. F. В 1 о с h, Phys. Rev. 70, 460 (1946).4. Η. Г. К о л о с к о в а, У. Χ. Κ ο π в и л л е м, ФТТ 2, 1368 (1960)..">. У. Χ. Κ ο π в и л л е м, ФТТ 3, 754 (1961).6. J. R. К 1 a u d e r, P. W. A n d e r s o n , Phys. Rev. 125, 912 (1962).7. W. В. Μ ί ш s, Phys. Rev. 141, 499 (1966).8. Η. Г. К о л о с к о в а, У. Χ. Κ ο π в и л л е м, ФММ 10, 818 (1960).9. А. В. А л е к с е е в, У. X. К о π в и л л е м, В. Р. Η а г и б а р о в, М. И.

р о ж к о в , ЖЭТФ 55, 1852 (1968).10. У. Χ. Κ ο π в и л л е м, ЖЭТФ 42, 1333 (1962).11. D. Е. К а р 1 а п, Phys. Rev. Lett. 14, 514 (1965).12. У. Χ. Κ ο π в и л л е м, ФТТ 9, 1038 (1967).13. R. М. H i l l , D. Ε. K a p l a n , Phys. Rev. Lett. 14, 1062 (1965).14. Я. Я. А с а д у л л и H, У. X. Κ ο π в и л л е м, ФТТ 9, 2737 (1967).15. У. X. К о π в и л л е м, В. Р. Η а г и б а р о в, ФММ 15, 313 (1963).

Π и-

СОВЕЩАНИЯ Я КОНФЕРЕНЦИИ 769

16. N. А. К и г и i t, I. D. А Ь е 1 1 a, S. R. Η а г t m a n n, Phys. Rev. Lett. 13, 567(1964).

17. I. B. G o l d b e r g , Ε. Ε li г e η f г о u η d, Μ. W f g o r , Phys. Rev. Lett. 20,539 (1968).

18. У. Χ. Κ ο π в и л л о м, ФТТ 11, 129 (1969).19. К. A i ζ u, Phys. Rev. B2, 754 (1970).20. C . A . S a c c h i, C. Η. Τ ο w η e s, Phys. Rev. 174, 489 (1968).21. А. Г. С е м е н о в , В. Б. Х м е л и н с к и й , ПТЭ, № 5, 197 (1967).22. R. L о b о, S. R o d r i g u e z , J. Ε. R o b i n s o n , Phys. Rev. 161, 313 (1967).23. W. С о с h r a n, Adv. Phys. 18, 72, 157 (1969).24. Т . С А л ы in у л е р, ФТТ 9, 2070 (1967).25. Η. I . D e h m e 1 t. Η. Κ r u g о г, Zs. Phys. 129, 401 (1951).26. L. Μ. Μ a t а г r e s o, J. S. W e l l s , R. L. P e t u s o n , J. Chem. Phys. 50, 2350

(1969).

530


(28—29 апреля 1971 г.)

28 и 29 апреля 1971 г. в конферепц-зале Физического института им. П. Н. Лебеде-на состоялась научная сессия Отделения общей физики и астрономии АН СССР. На сес-сии были заслушаны доклады:

1. В. А. К р а т . Первые результаты третьего полета советской солнечной стра-тосферной обсерватории.

2. В. Н. К у р и л ь ч и к. Релятивистские электроны во внегалактическихрадиоисточниках.

3. Ю. Н. Д с и и с ю к, В. И. С у х а н о в . Голография в двумерных и трехмер-ных средах.

4. М. И. Д ь я к о н о в, Б. П. 3 а х а р ч е н я, В. И. Π е ρ е л ь, С. И. С а ф а -р о в , В. Г. Φ л е ή ш е р. Ориентация электронных спинов в полупроводниках.

5. Ю. М. Г а л ь π е ρ и н, П. Е. 3 и л ь б е ρ м а н, С. Н. И в а н о в , В. Д. К а -г а н , Г. Д. Μ а н с φ е л ь д. Новый тип акустоэлектрической нелинейности (нели-нейное затухание Ландау звуковых волн).

Ниже публикуется краткое содержание докладов.

В. А. Крат. П е р в ы е р е з у л ь т а т ы т р е т ь е г о п о л е т ас о в е т с к о й с о л н е ч н о й с т р а т о с ф е р н о й о б с е р в а т о р и и .

Во время третьего полета (30.VII 1970 г.) советской стратосферной солнечнойобсерватории были получены 93 снимка солнечной фотосферы с рекордным разреше-нием (предельным теоретическим разрешением для телескопа системы Кассегренас главным зеркалом в 50 см). Кроме того, было получено 20 спектрограмм с разреше-нием вдвое больше, чем на лучших наземных спектрограммах.

Основные результаты, полученные при обработке части полученного материала,вкратце сводятся к следующему:

1. Сравнение 15 снимков серии большого пятна в группе № 359 (нумерация по«солнечным данным») показало, что как внутри ядра пятна, так и в полутени наблю-даются изменения, обнаруживаемые уже в течение двух минут. Наиболее сильныеизменения происходят в ядре пятна, где за 40 мин структура полностью меняется.Структура ядра пятна изменяется быстрее, чем полутень. По форме структуры ядроне имеет ничего общего с грануляцией и представляет собой неоднородный непрерыв-ный фон со звездообразными вкраплениями. Проведено фотометрическое исследованиеструктурных элементов. Дается интерпретация данного явления как начала процессадиссипации магнитного поля пятна на отдельные жгуты типа факелов или магнит-ных узлов.

2. Фотометрический анализ структурных элементов полутени и ядра пятна убеж-дает нас в том, что средний коэффициент непрозрачности в пятнах должен быть вышеобычно принимаемого значения. Средняя флуктация яркости грануляции фотосферысоставляет 8,8% π после исправления за частотно-контрастную характеристику инст-румента 11% .

3. Предварительный анализ лучевых скоростей грануляции по спектрограм-мам — с учетом того, что при высоком разрешении наблюдаются большие перепадыяркости между гранулами и промежутками между ними,— можно удовлетворительнообъяснить явление синего смещения в центре диска, замывающее эффект Эйнштейна.

10 У Ф Н , т. 105, выгг 4


15

г) W

4. Обнаружено, что в темных промежутках между гранулами имеет место гра-диент скоростей, растущий с высотой в атмосфере-В высоких слоях атмосферы нарушается корреляциямежду распределением яркости в фотосфере и луче-выми скоростями.

5. Показано, что вне активных процессов сред-ние размеры элементов хромосферы почти вдвое-превышают мелкие фотосферные элементы и состав-ляют 500—600 км по эффективному диаметру.

В. Н. Курильчик. Р е л я в и с т с к и е э л е к -т р о н ы в о в н е г а л а к т и ч е с к и х р а д и о -и с т о ч н и к а х

Анализ непрерывных спектров радиоизлуче-ния внегалактических объектов (квазаров, радио-галактик, нормальных спиральных галактик) убеди-тельно свидетельствует о дискретно-непрерывномхарактере распределения спектральных индексов α(показателей зависимости спектральной плотностипотока радиоизлучения от частоты ρν ^ \~а), кото-рые характеризуют излучающие синхротронныммеханизмом степенные энергетические спектрырелятивистских электронов (Ν (Ε) dE ~ Ε-Ί dE,7 = 2α + 1).

Дискретность значений α и соответствующихим значений у выражается в четко выраженной ихгруппировке вблизи величин 0,7, 1,2 и 1,7 в слу-чае радиоструктур мощных радиоисточников (ра-диогалактики, квазары) 1 - 4 и вблизи значений 0,6и 1,1 в случае слабых радиоисточников нормальныхспиральных галактик5 (рисунки а—г).

Непрерывность распределения значений α вы-ражается в том, что, например, наиболее предста-вительная группа спектров первого максимумаобнаруживает реальный разброс индексов в преде-лах 0,5 < а0 <; 0,75 (рисунок в). Последнее обстоя-тельство свидетельствует о том, что показателиэнергетических спектров релятивистских электро-нов этой группы спектров подчиняются законо-мерности, полученной С. И. Сыроватским8, а именно,энергетические спектры имеют вид Ν (Ε) dE -~

E-Vo dE~ E_(2+6) dE, где

X

Iff \5 Ζβ χ

а) Распределение спектраль-ных индексов, встречающихсяв объектах каталога 3CR; б) тоже для|спектров радиоизлуче-ния нормальных спиральныхгалактик; в) распределениеспектральных индексов объек-тов каталога 3CR в первоммаксимуме; изъяты спектры,индексы которых могут бытьзаведомо завышены из-за влия-ния галоподобных радиострук-тур; штриховой линией ука-заны теоретические пределыраспределения; г) распределе-ние спектральных индексовспектров галоподобных радио-структур объектов ка-

талога 3CR.

0

— доля энергии космических лучей в области ихускорения от плотности энергии магнитного по-ля WJI и турбулентных движений газа WTyp6 (ΗΉ~

WTyp6)· Параметр δ может меняться в пределахδ < 0,5, что соответствует 2 <; γ0 < 2,5 (0,5 <

α 0 <0,75). Хорошее согласие теоретически ожи-даемого и наблюдаемого распределений показате-лей а 0 свидетельствует о том, что эта группа спек-тров радиоизлучения характеризует начальные, ге-нерируемые внегалактическими объектами (их ядра-ми) спектры релятивистских электронов.

Большие дискретные значения спектральныхиндексов, характеризующие высокочастотные уча-стки спектров ряда радиоструктур, являются произ-водными от начальных спектров с последовательнымизменением значений <%0 на 0,5 (а0 + 0,5 и а 0 ++ 0,5 + 0,5), чему соответствуют изменения γ0 па1 (γ0 + 1 и γ0 + 1 + !)•

Совокупность наблюдательных данных свиде-тельствует о том, что первый излом энергетическогоспектра (γο->-7ο+ 1). вероятнее всего, формируется

уже в процессе генерации релятивистских электронов в ядрах галактик и квазаровв квазистационарных условиях ускорения и потерь ими энергии на излучение-


Во внешних по отношению к ядрам радиоструктурах в условиях квазистационарнойнакачки электронов и потерь ими энергии на излучение формируется второй изломс дополнительным изменением показателя γ на 1 (γ0 + 1 —>• γ 0 + 2) в высокоэнерге-тичной части их спектра. В целом, по совокупности объектов, средний спектр реля-тивистских электронов имеет универсальный вид:

N (Е) dE = КГЕ~УО dE, E{<E< Е2,

, E2<E<E3.

При этом энершя Еу > 5 -10е эв, Ег «(1—5)-10е эв, Ег = Ε (<) > 1010 эв для ос-новных (например, двойных) радиоструктур.

В галоподобных радиоструктурах ряда мощных радиоисточников (как правило,объекты с двойной основной радиоструктурой) в условиях квазистационарной накачкиэлектронов в эти структуры синхротронные и комптоновские потери на микроволно-вом метагалактическом фоновом излучении формируют спектр вида

.V (Е) dE = К3Е~(Vo+2) dE, E2<E< Е3.

Если субмиллиметровое и инфракрасное (СМ и ИК) излучение ряда ядер сей-фертовских галактик и квазаров — синхротронной природы в условиях эффективногоудержания релятивистских электронов магнитным полем ядра, то при сохраненииадиабатического инварианта движущимися в этом поле релятивистскими электронамиможно ожидать в оптически тонкой части спектра излучения спектральных индексовα = (2γ0 + 1)/3 я» 1,66 — 2,0 6, что близко к характеру наблюдаемых спектров 7.В условиях хаотического поля и движения электронов без сохранения адиабатическогоинварианта (изотропизация на неоднородностях) наблюдаемые крутые спектры СМи ИК излучения ядер могут быть следствием обрывов энергетического спектра элек-тронов вследствие синхротронных и комптоновских потерь энерига (обрывы вблизиΕ яз 108 эв). Спектр излучения может при этом быть сколь угодно крутым вплоть доэкспоненциального.


1. В. Н. К у ρ и л ь ч и к, Астрон. ж. 47, 787 (1970).2. В. Н. К у ρ и л ь ч и к, Астрон. ж. 48, 684(1971).3. В. Н. К у ρ и л ь ч и к, А. В. К о з е н к о, Астрон. цирк. № 565 (1970).4. В. Н. К у ρ и л ь ч и к, Астрон. цирк. № 579, 1 (1970).5. Н. А. К о м а р о в, В. Н. К у ρ и л ь ч и к, Астрон. цирк. № 590 (1970).6. Н. С. К а р д а ш е в, Астрон. ж. 39, 393 (1962).7. D. Е. K l e i n m a n n , F. J. L o w , Astrophys. J. I ett. 159, 165 (1970).8. С. И. С ы р о в а т с к и й , ЖЭТФ 40, 1788(1961).

Ю . Η . Д е н и с ю к , В . И . С у х а н о в . Г о л о г р а ф и я в д в у м е р н ы хи т р е х м е р н ы х с р е д а х .

Голографию можно определить как фотографический метод записи и воспроиз-ведения волновых полей. В настоящее время различают две существенно отличныеразновидности голограмм — двумерные голограммы и голограммы с записью волно-вого поля в трехмерной среде.

При регистрации двумерной голограммы на поверхности фотопластинки фикси-руется результат интерференции излучения, рассеянного объектом, и излучения,распространяющегося непосредственно от источника. Там, где фазы этих двух волн сов-падают; пластинка становится прозрачной. Когда такая голограмма освещается излу-чением источника, использованною при съемке, то она пропускает это излучениетолько в тех местах, где его фаза совпадает с фазой волны, рассеянной объектом,и в результате приблизительно на половине площади голограммы воспроизводитсяволновое поле объекта. В соответствии с принципом Гюйгенса волновое поле объектавосстанавливается и во всем пространстве за голограммой. Наблюдатель, регистри-рующий такое поле, не может отличить его от истинного и видит объемное изображениеобъекта, неотличимое от оригинала. То что двумерная голограмма воспроизводитполе только на половине своей поверхности, приводит к неоднозначности воспроиз-ведения фазы и, в конечном итоге, к появлению ложного дополнительного изо-бражения.

При регистрации трехмерных голограмм в объеме светочувствительного слоявпечатывается фрагмент объемной интерференционной картины, окружающей объект.

10*


Каждая поверхность пучностей этой картины является геометрическим местом точек,где фаза объектной волны совпадает с фазой волны источника. В соответствии с этимпри освещении каждой такой поверхности излучением источника фаза отраженнойэтой поверхностью волны совпадает с фазой объектной волны на всей поверхностиголограммы. В результате такая голограмма воспроизводит точное значение волновогополя объекта, и соответственно появляется его единственное пространственное изобра-жение. Однако в объеме голограммы зафиксирован целый ансамбль поверхностей пуч-ностей. Такая сложная структура, подобно интерференционному фильтру, обладаетспектральной селективностью, и поэтому трехмерные голограммы допускают рекон-струкцию излучением со сплошным спектром. То что трехмерная голограмма отражаетизлучение так же, как и объект, позволяет рассматривать ее как своеобразный оптиче-ский эквивалент этого объекта. Естественно предположить, что такое свойство трех-мерной голограммы обусловлено тем, что ее структура стремится воспроизвести струк-туру объекта. Доказать это в общем случае не представляется возможным, так какв настоящее время неясен способ описания произвольного трехмерного объекта. Длятого чтобы определить общие тенденции, определяющие строение трехмерной голо-граммы и связь ее структуры со структурой объекта, авторы исследовали частныйслучай, когда на голограмме регистрируется прозрачный фазовый объект. В резуль-тате было показано, что пространственно-частотный спектр трехмерной голограммыравен произведению пространственно-частотного спектра объекта на некоторую пере-даточную функцию, зависящую исключительно от параметров волны, освещающейобъект. Таким образом, так же как и в случае формирования изображения оптическойсистемой, при формировании голограммы происходит процесс фильтрации простран-ственных частот объекта; можно показать, что для заданного направления распростра-нения излучения пространственно-частотные спектры объекта и его голограммы тож-дественны, благодаря чему в этом случае тождественны и их оптические свойства.Далее были рассмотрены эффекты, связанные с ограничением объема регистрирующейсреды, и осуществлен предельный переход к случаю двумерной голограммы. Былопоказано, что это приводит к появлению в спектре голограммы пространственныхчастот, которых не было в спектре объекта. Наличие у двумерной голограммы доба-вочных частот приводит к появлению трех дополнительных ложных изображенийи потере свойства спектральной селективности. В целом связь двумерной и трехмер-ной голограмм можно описать следующим образом. Наиболее полный набор сведенийоб изображении объекта заключен во всей окружающей его беспредельной трехмер-ной картине стоячих волн. Одним из замечательных свойств этой картины являетсято, что каждый ее фрагмент также создает все изображение объекта в целом. Делениепервичной картины на фрагменты приводит только к тому, что восстановленное изобра-жение, оставаясь целостным, постепенно обедняется. В частности, плоское сечениетакой картины — двумерная голограмма — наряду с истинным изображением вос-станавливает ложные; кроме того, при использовании плоского сечения становитсяневозможным осуществлять ' реконструкцию белым светом.

М. И. Дьяконов, Б. П. Захарченя, В. И. Перель, С. И. Сафаров, В. Г. Флей-шер. О р и е н т а ц и я э л е к т р о н н ы х с п и н о в в п о л у п р о в о д н и к а х .

Явление оптической ориентации атомов в газах хорошо известно и являетсямощным средством изучения атомных процессов. Главную роль в развитии этой обла-сти сыграли работы Кастлера и его школы. Первые эксперименты, показавшие воз-можность оптической ориентации свободных электронов в полупроводниках, былипроведены также во Франции Лампелем 1 и Парсонсом 2 .

Настоящее сообщение посвящено изложению результатов, полученных в этойобласти в ФТИ им. А. Ф. Иоффе АН СССР. Нам представляется, что это новое дляфизики полупроводников направление окажется эффективным для исследованиясвойств полупроводников, а также получит практическое применение.

В методе оптической ориентации неравновесные электроны в зоне проводимостисоздаются при межзонном поглощении света, поляризованного по кругу. Момент Μциркулярно-поляризованного фотона передается системе электрон—дырка. В кри-сталлах с зонной структурой типа GaAs момент дырки быстро релаксирует, а спиныэлектронов оказываются ориентированными. Как показывают правила отбора, примежзонном переходе Г8 —*• Г6 в состояние со спином, противоположным моменту фото-на, забрасывается в три раза больше электронов, чем в состояние со спином, направ-ленным по моменту фотона. Это соответствует степени ориентации электронов при ихрождении Ро = 50%.

Степень ориентации Ρ при стационарном возбуждении зависит от соотношениямежду временем жизни τ электрона и временем спиновой релаксации г$-

^ (1)


Магнитное поле, перпендикулярное направлению возбуждающего луча света,разрушает ориентацию (эффект Ганле):

(2)

где Ρ (Η) — степень ориентации в магнитном поле Η, μ 0 — магнетон Бора, g —g-фактор, h — постоянная Планка, время Ts определяется через τ и т 3 следующимобразом:

Γ-ι = τ-ι + τ-ι. &)

Наличие спиновой ориентации может быть зарегистрировано по поляризациирекомбинационного излучения.

Для перехода Г β —> Г 8 степень ρ поляризации излучения составляет 0,5 Ρ (принаблюдении по или против направления спина). При этом максимальная степень поля-ризации составляет 25%. Согласно α она достигается при t s > τ.

Изучение зависимости ρ от энергии Ehv фотона циркулярно-поляризованноговозбуждающего света позволяет определить величину Δ спин-орбитального расщепле-ния валентной зоны. На рис. 1 приведены экспериментальная (1) и теоретическая (2)зависимости ρ (Ehv) Д л я кристалла GaAs. Кривая 2 рассчитана без учета спиновой

Рис. 1. Зависимость степени ρ циркулярной поляризациилюминесценции в GaAs от энергии фотона циркулярно-поля-рпзованного возбуждающего света (1 — экспериментальная

кривая, 2 — теоретическая кривая).

релаксации и соответствует случаю xs

£ ^ 4τ 3 . Излом на теоретической кривой при

2Г йц у у s р р р

ή ν = 1^4 эв связан с включением в оптические переходы зоны 2Г7, сдвинутой отно-сительно *Гв на величину Δ = 0,33 эв. Поскольку переходы 2Г7 —>- 2Гб создают преиму-щественную ориентацию электронных спинов в направлении М, результирующаявеличина Ρ уменьшается с ростом Ehv Соответственно уменьшается наблюдаемая наопыте величина р. Во всем диапазоне изменения Ehv Ртеор> Рэкет Ч Т 0 объясняетсявлиянием спиновой релаксации (τ8 сравнимо с τ) 4 . Подобие теоретической и экспери-ментальной кривых зависимости ρ (Eh\) указывает на сохранение спиновой ориентациипри релаксации по энергии в широком диапазоне Ehv

Циркулярная поляризация чувствительна к поверхностным свойствам полу-проводников. При измерении деполяризации во внешнем магнитном поле в случаекристаллов GaAs обнаружена зависимость времени Ts существования спиновой ориен-тации от Ehv 5 · Эта зависимость объясняется различием времен спиновой релаксациина поверхности и в объеме полупроводника.

Как видно из соотношений (1), (2), измерение стационарной степени поляризациилюминесценции и ее деполяризации в поперечном магнитном поле позволяет раздельно


т~9 -

определить время жизни и время спиновой релаксации неравновесного электрона.Для кристалла GaxAlj-x As результаты таких измерений в интервале температур 77—300 °К представлены на рис. 2 6 . Как видно, время спиновой релаксации сильно

меняется с температурой. При этом при-мерно выполняется зависимость rs ~ Г~5/2,что соответствует случаю спиновой релак-сации на акустических фононах. Времяжизни τ « 10~10 сек практически не зави-сит от температуры и, как оказалось, обу-словлено в основном безызлучательной ре-комбинацией электронов через глубокиепримесные центры.

Отметим, что в этих опытах измере-ние очень коротких времен 10~8—10~и секпроисходит в стационарных условиях и нетребует регистрации быстропеременныхпроцессов.

В кристаллах га-типа создаваемые све-том ориентированные электроны составляютлишь малую часть общего числа носите-лей (и), однако скорость рекомбинации независит от спина электрона. Ясно, что приэтом будет происходить накопление ориен-тированных носителей в зоне проводимости.В этом случае степень ориентации должназависеть от интенсивности I возбуждающе-го света ' :

4-ю1 е

Рис. 2.времени

Температурная зависимостьжизни τ и времени спиновой

релаксации xs неравновесных электро-нов в Gao,7Alo,3As.

Такая зависимость Ρ от интенсивно-сти возбуждения была обнаружена при4,2° К в кристаллах n-Gao,7Alo,3As дляполосы, обусловленной переходами с донор-ного уровня, на котором при низкой тем-пературе находятся все равновесные элек-троны 8 . Однако в том же кристалле дляизлучения экситона, в образовании кото-рого принимают участие только неравно-весные носители, степень ориентации оста-валась неизменной.

Таким образом, оптическая ориентация позволяет создавать «меченые» по спинуэлектроны в полупроводниках. Это дает новые возможности изучения зонной струк-туры, времен жизни, каналов рекомбинации и механизмов спиновой релаксации в полу-проводниках.


1. G. L a m p e l , Phys. Rev. Lett. 20, 491 (1968).2. R. R. Ρ а г s ο η s, Phys. Rev. Lett. 23, 1152 (1969).3. M. И. Д ь я к о н о в , В. И. Π e ρ e л ь, ЖЭТФ 60, 1954 (1971).4. Б . П. 3 а х а р ч е н я, В. Г. Φ л е й ш е р, Р. И. Д ж и о е в, Ю. П. В е щ у н о в,

И. Б. Ρ у с а н о в, Письма ЖЭТФ 13, 195 (1971).5. В. Г. Ф л е й ш е р , Р. И . Д ж и о е в , Б . П . З а х а р ч е н я , Л. М. К а н с к а я ,

Письма ЖЭТФ 13, 422 (1971).6. А. И. Б к и м о в, С. И. С а ф а р о в, Д. 3. Г а р б у з о в, Письма ЖЭТФ 13, 36

(1971).7. М. И. Д ь я к о н о в, В. И. П е ρ е л ь, Письма ЖЭТФ 13,206(1971).8. А. И. Ε к и м о в, С. И. С а ф а р о в, Письма ЖЭТФ 13, 251 (1971).

Ю. М. Гальперин, П. Е. Зильберман, С. Н. Иванов, В. Д. Каган, Г. Д. Манс-фельд. Н о в ы й т и п а к у с т о э л е к т р и ч е с к о й н е л и н е й н о с т и( н е л и н е й н о е з а т у х а н и е Л а н д а у з в у к о в ы х в о л н ) .

Теоретически и экспериментально исследованы нелинейные эффекты, сопровож-дающие распространение в полупроводниках звуковых волн в диапазоне СВЧ. На такихчастотах длина звуковой волны 2л/д оказывается для ряда в еществ много меньше дли-ны свободного пробега I электронов проводимости (ql % 1). В этих условиях со звуко-вой волной взаимодействует лишь группа «резонансных» электронов, удовлетворяю-


•щих законам сохранения энергии и импульса при столкновениях со звуковыми кван-тами. Поглощение звука определяется балансом энергии при таких процессах и ана-логично затуханию Ландау плазменных волн. В достаточно сильном внешнем элек-трическом поле поглощение звука сменяется его усилением. С ростом интенсивностизвука проявляются нелинейные эффекты, в частности коэффициент усиления начинаетзависеть от интенсивности. При ql ^> 1 механизм нелинейности существенно отличает-ся от концентрационной нелинейности, играющей основную роль при низких частотах.Концентрационная нелинейность возникает вследствие захвата части объемного зарядапотенциальными ямами, созданными звуковой волной. Мерой этого захвата являетсяотношение глубины потенциальных ям Φ к средней энергии электрона ε. При ql ^> 1в результате обратного влияния звуковой волны на «резонансные» электроны функ-ция распределения по импульсам в резонансной области сильно отличается от равно-весной. Этот эффект и является основным источником нелинейности. Расчет показывает,что для немонохроматического звука с шириной спектральной линии

(Хр — время релаксации импульса электронов, т — эффективная масса) нелиней-ность рассмотренного типа наступает при

hqAq

( Φ \-=-I (ql)2 —' 1,

если д < - 7 , и при (-=-) Ι—7Γ-) ~ 1, если q > -г . ПосколькуЩХ-р \ g / \ η / tiqtp

1 -ι/ = - ,

^ -r-K me , ql ^> 1 и ετρ/"·2> 1, данная нелинейность наступает значительно раньше,

•чем концентрационная.Экспериментально исследовалось электронное усиление звука частоты 1—2 Ггц

и «-InSb при Τ = 77 ° K(ql = 5 — 10). Возбуждение и регистрация звука осущест-влялись с иомощью эпитаксиальных преобразователей из CdS. Изучалась зависи-мость усиления звука от его интенсивности на входе, которая менялась в пределах10~3 — 1 em/см2· Установлено, что по мере роста интенсивности звука усиление суще-ственно снижается. Характер зависимости эффекта от частоты звука и его интенсивно-сти согласуется с теорией и позволяет качественно и количественно отличить наблюдае-мый эффект от концентрационной нелинейности. При больших значениях вводимойн кристалл мощности наблюдалась независимость от нее интенсивности звука в выход-ном сечении кристалла. Это можно интерпретировать как установление стационарнойволны в кристалле.

530

НАУЧНАЯ СЕССИЯ ОТДЕЛЕНИЯ ОБЩЕЙ ФИЗИКИИ АСТРОНОМИИ И ОТДЕЛЕНИЯ ЯДЕРНОЙ ФИЗИКИ

АКАДЕМИИ НАУК СССР

(26—27 мая 1971 г.)

26 и 27 мая 1971 г. в конференц-зале Физического института им. П. Н. Лебедевасостоялась научная сессия Отделения общей физики и астрономии и Отделения ядернойфизики АН СССР. На сессии были заслушаны доклады:

1. Α. Α. Μ и χ а й л о в. Движение земных полюсов.2. Ю- К а г а н, Е. Г. Б ρ о в м а н. Проблема металлического водорода.3. В. Б. Б р а г и н с к и й , В. И. П а н о в . Эквивалентность инертной и гра-

витационной масс.4. Я. Б. 3 е л ь д о в и ч, Л. П. Π и τ а е в с к и й, В. С. Π ο π о в, А. А. С τ а -

р о б и н с к и й . Рождение пар в поле тяжелых ядер и в гравитационном поле.5. А. Б. Μ и г д а л. Устойчивость вакуума и предельные поля.

Ниже публикуется краткое содержание докладов.


s

А. А. Михайлов. Д в и ж е н и е з е м н ы х п о л ю с о в .Вскоре после того, как в 1892 г. Чендлер в США обнаружил движение полюсои

по земной поверхности с периодом в 14 месяцев, была организована международнаяслужба широты для исследо-вания этого явления. Пятьстанций на северной паралле-ли 38 9', снабженные однотип-ными инструментами — зенит-телескопами, стали регулярноопределять свою широту понаблюдениям звездных пар ме-тодом Талькотта. Первоначаль-но эти станции были: Карло-форте в Италии, Чарджуй вРоссии, Мицузава в Японии,Юкайя в Калифорнии и Гей-терсберг близ Вашингтона.В 1930 г. вместо Чарджуя(ныне Чарджоу) была органи-зована на той же параллелиширотная станция в Китабе,УзССР. Наблюдения этих стан-ций обрабатывались в между-народном центре, который сна-чала находился в Германии,в 1922—1935 гг.— в Японии,

11 72Ζ7Ο°

Рис. 1.

3

в 1935—1961 гг.— в Италии,а с 1962 г.— опять в Японии.За это время несколько раз ме-

нялись программы наблюдений и методы обработки, а некоторые станции временнопрерывали работу. Поэтому нет вполне однородного материала для исследованияобщей закономерности движе-ния полюсов, но в качествеприближения к нему в прош-лом году появилась работаВисенте и Юми, содержащаясписок прямоугольных коор-динат полюса с 1900 по 1969 г.,отнесенных к так называемомуусловному международномуначалу — той точке, в которойнаходился средний, т. е. осво-божденный от периодическихдвижений северный полюсв 1900—1905 гг. Список содер-жит координаты среднего по-люса на середину каждого ме-сяца за указанное время, вы-раженные в сотых долях се-кунды дуги с точностью до0",001, что соответствует 3 смна земной поверхности. Рас-смотрение этого обширного ма-териала, произведенное в Пул-ковской обсерватории, далоследующие результаты.

1. Ясно выявилось веко-вое движение, равное 0",0033в год, что соответствует 10 смв направлении меридиана 76°западной долготы. Рис. 2.

2. На это приблизительноравномерное движение накладывается периодическое годовое движение по эллип-су с полуосями 0",081 =250 см и 0",064 = 200 см, причем большая ось направлена померидиану 13° западной долготы. Эта эллиптичность указывает на неравенство глав-ных экваториальных моментов инерции Земли и, вероятно, связана с известной сла-бой эллиптичностью земного экватора. Такое движение с годовым периодом вызы-вается метеорологическими факторами, главным образом отложением снега и льдана континентах и огромными массами воздуха зимой в северо-восточной Азии.

β 7 8 9 10ЛГ

СОВЕЩАНИЯ II КОНФЕРЕНЦИИ 777

3. 14-месячыый, пли чендлеровский, период есть период собственного колебанияземного шара на осп при несовпадении оси вращения с осью инерции. Это колебанието затухает, то опять увеличивается и в среднем за 66 лет совершалось по слабо вытя-нутому эллипсу с полуосями 0",125 = 3,8 м и 0",120 = 3,65 м- Разные авторы оцени-вали время релаксации этих колебаний от 10 до 30 лет, но, по-видимому, оно близкок 20—25 годам, и для нового возбуждения затухающих колебаний нужны какие-товоздействия, которые искали в катастрофических землетрясениях или вулканическихизвержениях, но они, однако, все же слишком слабы для этого.

Что касается векового движения полюсов, то его заманчиво сопоставить с дей-ствием так называемой полюсобежной силы, возникающей вследствие вращения Землии стремящейся сдвигать континенты к экватору. Эта сила пропорциональна высотеданного участка суши над уровнем моря и синусу удвоенной широты, так что наполюсе и экваторе она исчезает, а наибольшего значения достигает на широте ± 45°.Если земная кора как одно целое сдвигается на подстилающей ее магме, то равнодей-ствующая всех полюсобежных сил стремилась бы повернуть ее с севера на юг в направ-лении меридиана 97° восточной долготы. Северный полюс стал бы тогда двигатьсяотносительно коры в обратном направлении, т. е. 83° западной долготы, что оченьблизко к наблюденному. Разные материки тянут кору в разных направлениях, но·преобладает действие высочайшего и обширного Тибетского плато. Если такова при-чина векового движения полюса, то это движение должно было быть и в прошломтаким же, как за последние 70 лет, и будет продолжаться в будущем, пока не изменитсяв достаточной мере рельеф материков.

Ю. Каган, Е. Г. Бровман. П р о б л е м а м е т а л л и ч е с к о г о в о д о -р о д а .

Первоначально интерес к проблеме металлического водорода был связан главнымобразом с астрофизическими задачами. Начиная с пионерской работы Вигнера и Хан-тингтона (1935 г.) была опубликована целая серия работ, в которых делалась попытканайти уравнение состояния и проанализировать физические свойства металлического·водорода при предельно высоких плотностях. Существенный вклад в разработку этихвопросов был сделан А. А. Абрикосовым 1 .

Однако в последнее время проблема приобрела чисто «земной» интерес. Это обу-словлено в основном тремя обстоятельствами.

Во-первых, была высказана мысль, что металлический водород должен бытьсверхпроводником с высокой температурой перехода. Это утверждение имеет довольнореальное основание, связанное с высокими значениями характерных фононных частот(малая масса иона) и относительно большой величиной константы электрон-фононного·взаимодействия (отсутствие ионного остова). Во-вторых, появилась надежда, что-металлическая фаза водорода имеет метастабильное состояние. В-третьих, развитиефизики и техники высоких давлений сделало реальным постановку вопроса о полу-чении в ближайшем будущем тех громадных давлений, которые необходимы для пере-хода из молекулярной фазы в металлическую.

Здесь особо следует выделить вторую проблему. Легко понять, что существованиедостаточно долгоживущей металлической фазы водорода при давлении, равномнулю, имело бы кардинальное значение для многочисленных «земных» прило-жений.

Анализ вопроса о метастабильной металлической фазе водорода предполагаетрешение целого ряда связанных между собой проблем:

1. Нахождение энергии металлического состояния водорода и доказательство-существования стационарных точек по всем параметрам фазы, в том числе по объему,а также определение структуры, которой отвечает абсолютный минимум энергии.

2. Доказательство динамической стабильности, причем как в длинноволновомпределе (однородная деформация), так и в отношении возбуждений с произвольнойдлиной волны (действительность частот фононного спектра для всего импульсного·пространства).

3. Нахождение уравнения состояния для различных кристаллических фаз и уста-новление соотношения между структурой, получающейся под давлением из молеку-лярной фазы, и структурой метастабильной фазы при давлении ρ = 0.

4. Определение времени жизни метастабильного состояния.Для рассмотрения первых трех проблем мы использовали результаты развитой

ранее многочастичной теории металлов 2, применение которой к анализу конкретныхнепереходных металлов привело к хорошему количественному согласию с экспери-ментальными данными для широкого круга статических и динамических свойств,включая уравнение состояния во всем доступном интервале давлений и фонопныйспектр во всем фазовом объеме.

Использование этих результатов для случая металлического водорода облег-чается отсутствием проблемы перекрытия ионных остовов, а также отсутствием неоп-ределенности в значении электрон-ионного взаимодействия, которое теперь носи


•чисто кулоновский характер, в силу чего в задачу входят лишь универсальныепостоянные.

Был проведен анализ энергии металлической фазы водорода как функции непре-рывных параметров структуры (параметров элементарной ячейки). При этом длякубических, одноосных и ромбических решеток (для всех 11 решеток Бравэ) и извест-ных двухатомных структур типа алмаза, β-Sn и плотноупакованной гексагональной•структуры задача анализировалась во всей области параметров. Для структур болеенизкой симметрии использовался метод Монте-Карло в шестимерном пространствепараметров.

Анализ полученных результатов показал:1) Для металлической фазы водорода характерно наличие области промежуточ-

ных плотностей rs —> 1,7 , где ρ = 0 и сжимаемость положительна.2) Все кубические структуры при ρ = 0 нестабильны в отношении сдвиговых

деформаций.3) Механически устойчивыми оказываются в принципе только сильно анизо-

тропные структуры.4) Анизотропия обусловливает появление семейств структур, где в рамках

•отдельного семейства практически отсутствуют энергетические барьеры между раз-личными структурами, а сами структуры переходят друг в друга путем определен-ного типа деформации. Соответствующий модуль упругости, естественно, близокк нулю.

5) Абсолютный минимум реализуется на «треугольном» семействе структур,которое представляет собой совокупность структур, получающихся из простой гекса-гональной решетки, если произвести сдвиг узлов параллельно оси с (ось z), coxpa-«яя при этом неизменной гексагональную проекцию на плоскость х, у и расстояниемежду узлами вдоль ζ (расстояние между ионами на плоскости х, у заметно большерасстояния между ними вдоль ζ). Следующим по энергии оказывается «квадратное»семейство, получающееся из простой тетрагональной решетки деформацией тогоже типа.

6) Если отвлечься от модуля упругости, соответствующего деформации, котораягенерирует семейство, то эти структуры обладают длинноволновой стабильностью.

Анализ фононного спектра во всем фазовом пространстве показал, что структурытреугольного семейства обладают полной динамической стабильностью. Учет нулевыхколебаний приводит к тому, что треугольное (аналогично—квадратное) семейство•структур становится, по-видимому, единой структурой, теряющей кристаллическуюсимметрию вдоль оси ζ, но сохраняющую строгую треугольную решетку в плоскостих, у. В результате мы приходим к трехмерному веществу с двумерным порядком.Интересно, что тепловые флуктуации при Τ Φ 0 не разрушают такой двумерной струк-туры. Это было впервые показано Ландау (см. 3 ) .

Таким образом, следует считать установленной принципиальную возможностьсуществования металлической фазы водорода при ρ = 0, устойчивой в рамкахметаллического состояния и, по всей видимости, обладающей весьма своеобразнойструктурой.

С целью анализа свойств металлического состояния под давлением были найденыуравнения состояния для различных кристаллических структур и определена фазоваядиаграмма в координатах термодинамический потенциал — давление (Т = 0). С ростомдавления анизотропия энергетически выгодных структур падает в силу возрастающей•относительной роли ионной решетки. В пределе астономических плотностей наиниз-шая энергия отвечает симметричным решеткам типа ГЦК и ГПУ, которые при большихдавлениях становятся устойчивыми. При промежуточных плотностях имеют местофазовые переходы между различными металлическими структурами, в частностипри сравнительно низких давлениях происходит переход от «сплющенных» структур

соответствующих треугольному и квадратному семействам, к «вытянутым»

структурам I — > 1 1, из которых по мере возрастания давления минимальной по энер-гии становится ромбоэдрическая решетка. Переход из молекулярной фазы в металли-ческую под давлением будет происходить в одну из вытянутых структур. Однакобольшой разброс результатов для молекулярной фазы не позволяет надежно оценитьдавление перехода. Так, опираясь только на последние работы, можно получить значе-ния от 3 мегабар до 1 мегабара.

Следует отметить, что металлический водород под давлением обладает жидкост-ными тенденциями. В случае вытянутых структур это связано с относительно свобод-ным скольжением кристаллических плоскостей параллельно друг другу. В этой связинельзя полностью исключить, что переход из молекулярной фазы будет происходитьв фазу жидкого металла.

Вопрос о времени жизни метастабильного состояния остается открытым. (Этовремя конечно и при Τ = 0 за счет квантовых эффектов.)

СОВЕЩАНИЯ II КОНФЕРЕНЦИИ 779

К сожалению, a priori нельзя сделать утверждение, что время жизни будетдостаточно большим в силу большой разницы между энергией метастабильной фазыи молекулярной фазы при ρ = 0 (в отношении распада на атомарный водородметаллическая фаза оказывается стабильной) и малой массы ионов водорода или дей-терия. Фактором, существенно способствующим стабилизации, является большая раз-ница между плотностями обеих фаз. В связи с этим вопрос о реальной зависимостиэнергии моле кулярной фазы от плотности может стать критическим.

Основные результаты, изложенные в докладе, содержатся в работе 4 .


1. А. А- А б р и к о с о в , Астрон. ж. 31, 112 (1954); ЖЭТФ 39, 1798 (1960); 41, 565(1961); 45, 2038 (1963).

2. Е. Г. Б ρ о в м а н, Ю. К а г а н, ЖЭТФ 52, 557 (1967); 57, 1329 (1969); Е . Г . Б р о в -м а н, Ю. К а г а н, А. X о л а с, ЖЭТФ 57, 1635 (1969); 61, 737 (1971).

3. Л. Д. Л а н д а у, Е. М. Л и φ ш и ц, Статистическая физика, М., «Наука», 1964.4. Е. Г. Б ρ о в м а н, Ю. К а г а н , А. X о л а с, Препринт ИАЭ-2098 (1971);

ЖЭТФ 61, 2429(1971).

В . Б . Б р а г и н с к и й , В . И . П а н о в . Э к в и в а л е н т н о с т ь и н е р т н о йи г р а в и т а ц и о н н о й м а с с .

В основании общей теории относительности лежит фундаментальный экспери-ментальный факт — равенство отношения инертной и гравитационной масс для раз-личных тел (принцип эквивалентности). Авторами был заново проделан эксперимент,в котором это равенство определялось для алюминия и платины. В эксперименте быласохранена схема опыта Дике, Кроткова и Ролла 1. На крутильный маятник, падающийвместе с Землей в поле тяжести Солнца, должен действовать крутильный механическиймомент, пропорциональный ожидаемой разности ускорений веществ, из которых состоитмаятник (если нарушается принцип эквивалентности). Из-за вращения Землиэтот момент должен изменяться по синусоидальному закону с периодом 24 часа. Чув-ствительным элементом в опыте являлся крутильный маятник с периодом колебаний2-10* сек (5 час 20 мин) и временем релаксации, большим 6 -107 сек.

В работе 2 было показано, что осциллятор с большим временем релаксации позво-ляет измерять воздействие, существенно меньшее уровня стационарных тепловых флук-таций, соответствующих энергии кТ. В установке на фоне тепловых флуктуацииможно было разрешить разность ускорений меньше 1·10~13 см/сек2 при времени изме-рения 6 -105 сек. Учитывая то, что в эксперименте измерялась разность ускоренийалюминия и платины в гравитационном поле Солнца (g = 0,62 см/сек2), тепловыефлуктации могли имитировать нарушение принципа эквивалентности на уровне, мень-шем 5-Ю-1 3.

Маятник помещался в вакуумную камеру, давление в которой < 1 · 1 0 ~ 8 mopне менялось за время проведения эксперимента. Коромысло маятника подвешивалосьна отожженной вольфрамовой нити длиной 2,8-102 см и диаметром 5-Ю"4 см. С цельюуменьшения влияния местных переменных градиентов гравитационного поля маятникбыл изготовлен в виде восьмиконечной звезды радиусом 10 см с равными массамина концах. Две группы (по четыре) этих масс были изготовлены из особо чистых алю-миния и платины. Общая масса грузов равнялась 3,9 г. Установка помещалась в термо-стат. Стабильность температуры вблизи установки поддерживалась с точностью5 .10-* °С. Коромысло маятника было защищено магнитным экраном. Колебания маят-ника регистрировались по движению оптического пятна на фотопленке. В качествеисточника света был использован гелий-неоновый лазер. Длина оптического рычагаравнялась 5·103 см. Нарушение принципа эквивалентности на уровне 1·10~12 привело«ы к появлению в движении маятника гармоники с суточным периодом и амплитудой1.8-Ю-7 рад, что соответствует смещению пятна на пленке 9·10~4 см. В результатеобработки данных измерений среднее значение амплитуды суточных колебаний маят-ника оказалось равным (—0,55+ 1,65) ·10~7 рад (на уровне достоверности 0,95).Таким образом, можно утверждать, что отношение инертной и гравитационной массдля алюминия и платины равны с точностью 0,9 -10~1а. Из результатов видно, чтоожидаемая чуствительность не была достигнута. Это означает, что основными мешаю-щими факторами в процессе измерений являлись имитирующие эффекты, к которымв первую очередь следует отнести:

1) Влияние местных переменных градиентов гравитационного ноля.2) Вариации радиометрического давления.3) Вариации магнитного поля в лаборатории.4) Давление источника света системы регистрации.5) Сейсмические толчки.Анализ эксперимента и контрольные измерения дают возможность утверждать,

что основным вкладом в ошибку измерения являются сейсмические толчки в комбина-ции со световым давлением лазера.



1. P. G. R o l l , R. К г о t к о ν, R. H. D i с к о, Ann. Phys. 26, 442 (1964).2. В. Б. Б р а г и н с к и й , ЖЭТФ 53, 1426 (1967).

Я. Б. Зельдович, Л. П. Питаевский, В. С. Попов, А. А. Старобинский. Ρ о ж-д е н и е п а р в п о л е т я ж е л ы х я д е р и в г р а в и т а ц и о н н о м п о л е .

При развитии квантовой механики уже очень скоро выяснилось, что она не толькоменяет законы движения частиц, но и включает теорию их рождения. В принципе этостало ясно, когда Эйнштейн показал, что свет состоит из частиц-квантов, фотонов.Квантовая теория систем с переменным числом частиц развита в классических работахВ. А. Фока. Процессы рождения и аннигиляции частиц хорошо изучены. Почемусегодня мы вновь обращаемся к этому вопросу?

1. До сих пор рождение пар фотонами в эксперименте было возможно толькоза счет квантов высокой частоты (Йсо J> 2mc2). Теперь приближается возможностьэкспериментально осуществить процесс качественно иного типа — рождение парзаряженных частиц в статическом поле — в поле сверхтяжелого ядра или в почтистатическом поле в фокусе лазера.

2. Проблема рождения частиц очень актуальна в астрофизике. Несколько летназад открыто реликтовое радиоизлучение, заполняющее Вселенную с плотностьюпорядка 108—10* фотонов на 1 нуклон. Свойства излучения показывают, что эти фото-ны не родились обычными способами (синхротронное излучение и т. д.): они или быливсегда (наподобие барионов), или же родились на раннем этапе эволюции Вселенной,вблизи сингулярности. Здесь мог работать универсальный механизм рождения частицза счет гравитационных полей. Быть может, такая теория объяснит еще одну загадкуВселенной: ее однородность и изотропию. Для рождения пар заряженных частиц вэлектростатическом поле нужна разность потенциалов е (φ4 — φ2) >· 2тс2 = 1 Masдля е±· В тяжелых ядрах достигаются много большие значения V (0) = 3Ze2/2R ^« 1,6Z2/3 Мяв, (так, в ядре урана V (0) = 30 Мэв, а при Ζ --= 170 V (0) ~ 50 Мэв),но лишь в области пространства, малой по сравнению с h/mc, поэтому нижний уро-вень электрона не совпадает с дном потенциальной ямы.

Рождение частиц становится возможным лишь после того, как основной уровеньэлектрона iS пересечет границу нижнего континуума: Ε = —тс2, т. е. когда электронбудет иметь энергию связи ε > 2тс2 (для сравнения укажем, что для урана ε —= 130 кав). Это произойдет при Ζ = Zc « 170 (учитываются конечные размеры ядра^для точечного ядра было бы Zc = 137). Впервые задача рассмотрена И. Я. Померанчу-ком и Я. А. Смородинским. При Ζ > Zc уровень 15 исчезает из одночастичных дискрет-ных решений уравнения Дирака, но при этом возникает характерное искажение вол-новых функций нижнего континуума, сосредоточенное в узкой области энергий вблизинекоторой энергии Ε =- Εα < —тс2. Это искажение дает дополнительную плотностьзаряда вакуума, аналогичную .йГ-оболочке в атоме с Ζ > Zc и несущую суммарныйзаряд —2е. При Ζ > Z c голое ядро Ζ рождает 2 позитрона и «натягивает» на себяиз вакуума /^-оболочку, экранирующую заряд Ζ до Ζ — 2. По своим химическим свой-ствам такая система (сверхкритический атом) очень похожа на обычный атом, но естьи отличия. Они проявляются в резонансном безызлучательном рассеянии позитронов(при энергии, близкой к —Ео), в фотоэффекте (острый пик в спектре пар е-, е+ приΗω> тс2 — Ε о для энергии электрона, равной Е- = Ео + &ω). Наблюдение некото-рых эффектов возможно также при столкновении двух (голых) ядер урана, когдав момент сближения ядер образуется электрическое поле, соответствующее удвоенномузаряду 2Ζ = 184 > Z c . Для рассмотрения кинетики процесса нужно вычислитьвероятность рождения пары в переменном электрическом поле. Такие задачи рас-сматривались в последнее время (А. И. Никишов, В. С. Попов).

В классической интерпретации электрон и позитрон рождаются в различныхточках пространства 1, 2, так что е (cpj — φ2) = 2тсг, где φ — электростатическийпотенциал. Корректное описание рождения пар возможно лишь в квантовой теориии неотделимо от поляризации вакуума. В частности, при включении электрическогополя Ε плотность тока / пропорциональна Е, плотность энергии ε пропорциональна Ег

и нарушается соотношение | / | < ее/тс, которое имеет место для совокупности реаль-ных частиц (для них / = nev, г = nmc2ly 1 — β2). Различное поведение j и г связанос тем, что вакуум является собственным состоянием ε = 0, но j =•= 0 лишь в смыслематематического ожидания.

В гравитационном поле могут рождаться как заряженные, так и нейтральныепары частиц. Для рождения пары в статическом гравитационном поле необходимаразность потенциалов Δφ порядка с2. При наличии таких сильных полей нужно поль-зоваться общей теорией относительности и рассматривать процессы в искривленноеримановом пространстве. Обратимся сразу к синхронной метрике с интервалом ds2 == dt2 — α2 (t) dx2 — b2 (t) dy2 — c2 (i) dz2, которая является однородной и простран-


-ственно-плоской. Для корректной постановки квантовой задачи необходимо считать,что при t —*- — оо метрика становится четырехмерноплоской. Для бозонного поляклассическая теория является точным асимптотическим пределом квантовой теориипри большом числе частиц. Благодаря однородности трехмерного пространстваимпульс поля сохраняется и остается нетривиальной только зависимость амплитудыплоской волны от времени.

Физически рождение пар в этой метрике аналогично явлению параметрическогорезонанса, так как осцилляторы поля возбуждаются за счет изменения их частоты,а не за счет внешней неоднородной периодической силы. Как и в электрическом поле,рождение частиц неразрывно связано с поляризацией вакуума. Простой конечныйл однозначный ответ получен для конечного состояния в случае метрики, совпадающейс плоской метрикой Минковского при ί = ± оо. Сложнее задача о коллапсе и о выходепз космологической сингулярности (она связана с перенормировкой). Л. Паркерпоказал, что в изотропном случае (а — Ъ — с) частицы не рождаются, если их массат — 0 или т —У ОО. Результат для т = 0 объясняется тем, что выбранная метрикаи изотропном случае является конформно-плоской, а уравнение поля конформно-лнвариантно при т = 0. В случае изотропного коллапса (a (i) ~ | t \Ч при t -* 0;0 ·< q < 1) энергия рожденных частиц зависит от нарушения конформной инвариант-ности при т Φ 0 и растет как m4 | mt | ~43 при | mt | < 1 (здесь h — с — 1). Еслиα (ί) ~ Ύ | t | (эта метрика создается внешним веществом с уравнением состояния/' = V38), т 0 отношение энергии рожденных частиц к энергии внешнего веществапорядка Gm2/Hc, т. е. очень мало. Наиболее интересен результат для анизотропногомира, например типа Казнера (α ~ tQl, b ~ ίΪ2, с ~ i ? 3; qt + q2 + ?з "- = 1, <?i +~r ? | + 9з = 1)' который не является конформно-плоским. Из размерности следует,что при | ί | < Й/гос2 плотность энергии рождающихся частиц пропорциональнаhlc3tl. Поэтому можно ожидать, что при малых t тензор энергии-импульса пар стано-вится доминирующим в уравнениях и появится тенденция к изотропизации. По поряд-ку величины это происходит при характерном времени 10~44 сек, составленном нз G,Л и с. Ближайшая нерешенная задача — последовательное рассмотрение анизотроп-ного коллапса с определением точной величины и знаков энергии и давлений по тремосям и с учетом обратного влияния рождающегося вещества на метрику. Наконец,отметим задачи, составляющие часть общей проблемы, но требующие новых идей:1) общековариаитная формулировка теории; 2) учет непосредственного, неграви-тациопного взаимодействия частиц между собой; 3) наиболее трудная и важная зада-ча — космологическая задача о выходе из сингулярности, о формулировке начальныхданных в сингулярном состоянии. Возможно, что эта последняя задача неотделимаот общей проблемы квантования метрики.

См. литературу: В . С . П о п о в , ЯФ 12, 429 (1970), Я. Б. З е л ь д о в и ч , В. С. По-п о в , УФН 105(3), 403(1971); Я. В. З е л ь д о в и ч , Л. П. Π и τ а е в с к и и, Comm.Math. Phys, 23, 185 1971); Я. Б. 3 е л ь"д о в и ч, Α. Λ. С τ а р о б и и с к и н, ЖЭТФ 60(6(12)), 2161 (1971).

А. Б . Мигдал. У с т о й ч и в о с т ь в а к у у м а и п р е д е л ь н ы е и о л я.Обычно при изучении поляризации вакуума исключается из рассмотрения поле,

в котором имеются глубокие связанные состояния частиц. В докладе обсуждаютсяявления, возникающие в том случае, когда сильное внешнее поле в одночастичнойзадаче приводит к появлению связанного состояния с энергией, близкой к энергииобразования частиц из вакуума.

Наиболее широко известный пример появления таких критических уровней —это точечное ядро с зарядом Zc = 137 или конечное ядро радиуса R — гйА

г>ъ с зарядомZ c --= 170. Можно показать, что при Ζ > Zc состояние наинизшей энергии соответствуетэнергии с зарядом. Этот заряд располагается в области h/mc Из-за принципа Паули,который не позволяет частицам накапливаться в опасном состоянии, возникает слабоеэкранирующее поле. Более существенная перестройка вакуума происходи! в нолях,в которых возможно рождение бозе-частиц. Учет взаимодействия между частица-ми обеспечивает устойчивость вакуума. Благодаря существованию бозе-частиц эф-фективное поле не может превышать значение, при котором достигается критическоезначение энергии частицы.

Особенно интересное явление происходит в поле, которое осуществляется в ядер-ном веществе. Поле, действующее на мезоны в ядерном веществе, определяется фор-мулой V = Annf, где η — плотность нуклонов, / — амплитуда рассеяния л-мезонана нулевой угол. При достаточно высокой плотности п. (когда V > ц2с4) возникаетперестройка мезонного вакуума и происходит фазовый переход, при котором изме-няется уравнение состояния ядерного вещества. Такой фазовый переход, по-видимому,может осуществляться в нейтронных звездах, в области большой плотности нейтронов.В обычных ядрах плотная фаза отделена от обычной громадным потенциальным барье-ром. Можно пытаться искать такие сверхплотные ядра в космических лучах. Отношение

• заряда к массе у таких ядер значительно больше обычного.



(23 — 24 июня 1971 г.)

23 и 24 июня 1971 г. в конференц-зале Физического института им. П. Н. Лебедев»состоялась научная сессия Отделения общей физики и астрономии АН СССР. На сес-сии были заслушаны доклады:

1. А. 3. Д о л г и н о в. Физические процессы в кометах.2. В. И. М о р о з . Атмосфера Марса.3. А. Ф. А л е к с а н д ρ о в, Α. Α. Ρ у χ а д з е. Сильноточные электроразряд-

ные источники света.4. В. Н. А н д ρ е е в, А. Г. А р о н о в, Ф. А. Ч у д н о в с к и й. Фазовый пере-

ход в электрическом поле в V2O3-Ниже публикуется краткое содержание докладов.

А. 3. Долгинов. Ф и з и ч е с к и е п р о ц е с с ы в к о м е т а х .Несмотря на длительную историю изучения комет, в физике кометных явлений

все еще существует ряд принципиальных неясностей. Одной из серьезных трудностейявляется отсутствие прямых данных о природе молекул, испаряющихся с поверхностикометного ядра, так как все наблюдаемые молекулы С2, CN, ОН и т. д. являются про-дуктами химических реакций и процессов диссоциации в окрестности ядра. Тем неменее можно попытаться определить условия на границе этой области из наблюденийболее удаленных участков комы. Для этого было решено кинетическое уравнение,описывающее распределение в пространстве и по скоростям частиц, испускаемыхоколоядерной областью и двигающихся под действием давления солнечного излучения.Было принято во внимание, что вблизи ядра существует область частых столкновений»а на некотором расстоянии гидродинамический режим истечения переходит в свобод-номолекулярный. Были рассмотрены различные предположения о распределении скоро-стей частиц у границы области частых столкновений и учтено конечное время жизнимолекул по отношению к процессам диссоциации и ионизации. Из сравнения полу-ченного распределения частиц с наблюдаемым были даны оценки физических пара-метров окрестности ядра (см. таблицу). Из таблицы, в частности, видно, что время

Значения параметров, характеризующих околоядернуюобласть и соответствующих теоретическим изофотам

Комета

1955 g,0,93 а. е.,

с21956 h,0,64 а. е.,

с21959 к,1,055 а. е.,

с21951 1,1,2 а. е.,CN

1956 h,0,64 а. е.,CN

ν, см/сек

105

9,6

8,1

1,2

1,36

10*

104

105

ιο·>

т, °

1,7·

1,6-

1,1·

2,5-

3,15-

К

103

103

Ю3

103

103

ь,

0

0

0

0

1

,395

,844

,308

,365

,28

τ, сек-ι

1,35-105

то = 3-106τ1 ==3,4-105

1,48-105

2,105

τό= 1,8-105τί = 1,26-105

жизни молекул, летящих по направлению к Солнцу, меньше, чем летящих от Солнца.Это говорит о большой оптической толщине комы по отношению к излучению, вызы-вающему распад молекул. Теоретические изофоты комы оказались в хорошем согла-сии с наблюдаемыми. Сравнение для водородной атмосферы кометы Беннета (с учетомперезарядки протонов солнечного ветра) позволило оценить поток солнечного ветравне плоскости эклиптики (гелиоширота 37,5° на расстоянии 0,6 а. е). Он оказался рав-

СОВЕЩАНИЯ И КОНФЕРЕНЦИИ 783·

ным 6-Ю8 см^сек'1· Теория предсказывала также, что при большой гидродинамиче-ской скорости истечения, которая может возникать у бедных пылью комет, возможно-вытягивание отдельных изофот в сторону Солнца. Это действительно наблюдалосьу комет Энке и Икейи — Секи.

Условия вблизи ядра таковы, что многие кометные газы, например Сг, должныбыть в сильно пересыщенном состоянии и конденсироваться в пылинки. Исследование-кинетики конденсации показывает, что пылинки достигают размеров 10~6—10~4 см.Такие пылинки наблюдаются в атмосферах комет и метеорных потоках. Это позволяетобъяснить всю пылевую составляющую комет конденсацией, не прибегая к предположению, что пылинки в готовом виде уже находятся в ядре.

Принимая во внимание, что поверхность ядра может состоять из двух (или более)'участков с существенно разной теплотой испарения, можно объяснить появлениеи группировку синхрон в хвостах II типа. Если такое ядро вращается, то количество'испаряемого вещества модулируется с периодом вращения. Отсюда, например, длякометы 1910 I определен период вращения ~ 0,6 суток.

Кометные пылинки вследствие фотоэффекта и столкновений с электронами и прото-нами приобретают заряд. При этом образуется плазма, в которой пылинки играютроль тяжелых ионов. Скорость распространения возмущений, например альвеновскихволн в пылевой плазме, отличается от скорости волн в электронно-протоннойплазме.

При анализе данных о рассеянии и поляризации света в пылевых хвостах над»учитывать ориентацию пылинок. Возможна ориентация под действием направленногопотока света от Солнца. Она особенно эффективна, если пылинки обладают оптическойактивностью и вероятность поглощения правых и левых квантов разная. Однако·ориентация под действием ударов протонов солнечног" ветра, по-видимому, наиболееэффективна.

Ориентированная пылевая среда является анизотропной и, в ряде случаев, гиро-тропной. Имеется много общих особенностей в рассеянии света (см., например, Astro-phys. J. 160, L101 (1970)) пылинками комет и пылинками межзвездной среды и тума-ностей. Коментная пылевая среда могла бы явиться удобной моделью для изучениягалактической пыли. В частности, интересно наблюдать звезды (и, особенно, поляри-зацию их излучения) сквозь наиболее плотные части комы.

Материалы доклада публикуются в сборнике трудов 45-го симпозиума IAU(Ленинград, 1970 г.). Кроме того, использованы более старые работы автора: Астрон. ж.44, 434 (1967): ДАН СССР 179,1070 (1968); Труды 39-го симпозиума IAU (Крым, 1969 г.):Труды шестой зимней школы по космофизике (Апатиты, 1969 г.) и работы автора совме-стно с Ю. Н. Гнедшшм и Г. Г. Новиковым: Planet, and Space Sci. 19, 143 (1971); Астрон.ж. 47, 870 (1970); 43, 181 (1966); Icarus 5, 64 (1966).

Α . Φ . А л е к с а н д р о в , Α . Α . Р у х а д з е . С и л ь н о т о ч н ы е э л е к т р о р а з -р я д π ы е и с т о ч н и к и с в е т а .

В последние годы в связи с возрастающей потребностью в мощных источникахультрафиолетового излучения для накачки О КГ возрос интерес к сильноточным само-сжатым рязрядам (пинч-эффект) 6. Исследования таких разрядов с целью полученияуправляемого термоядерного синтеза показали, что вследствие развития силовыхнеустойчивостей типа перетяжек и изгибов такие разряды разрушаются за времятс « R/vs, где vs — скорость звука, a R — радиус кривизны поверхности разряда.В термоядерных условиях т с не превышает нескольких микросекунд, в то время какв излучающих разрядах с температурой плазмы из тяжелых элементов То « 2—5 ови плотностью N ж 1018—1020 см-3 тс « Rli's = 30—100 мкеек, что порядка плидаже превышает необходимое время накачки ОКГ. Основные требования к излучаю-щим разрядам: близость излучения плазмы к излучению черного тела, однородностьтемпературы и оптимальность к. п. д. преобразования вложенной в разряд энергиив энергию излучения, — приводят к ограничениям на полный разрядный ток 1-

Ληΐη ^ ^п <^тах· (1)

Для z-пинча в плазме с многократно ионизованными атомами (серебро, вольфрам,свинец, алюминий и т. п.) / m i n « 105 а, а / т а х ~ 4,3 ·105 а. При токах In < /minразряд становится оптически прозрачным и подвержен опасной, быстро развивающей-ся (τη < тс) перегревной неустойчивости, а при 1п > ^тах резко падает к. п. д.излучателя вследствие неоднородности температуры плазмы. Эксперименты с электри-ческим взрывом коротких металлических проволочек в вакууме, проведенные на уста-новке со сравнительно большой скоростью нарастания тока (/„ <;400 ка, Τ = 25 мкеек),подтвердили наличие стадии магнитного удержания и пороговых токов / m i n и /щахв полном количественном согласии с теорией. В интервале (1) излучение разрядаблизко к излучению черного тела с температурой, определяемой в соответствии

7 8 4 СОВЕЩАНИЯ И КОНФЕРЕНЦИИ

€ теорией выражением 2

где Ζ — средний заряд ионов, a N^ — их полное число на единицу длины разряда.Процент преобразования вложенной в разряд энергии в ультрафиолетовое излучениев области от 2200 и до 2700 А в оптимальных условиях (при In « / m l n ) составлялη ss 4—5%. Устойчивость такого разряда проверялась на длинных проволочках(больше 25 см); оказалось, что она определяется временем развития крупномасштабныхсиловых неустойчивостей и не превышает ro/va, где г0 — радиус разряда. При /„ << ^min разряд становится оптически прозрачным, а его излучение в случае взрывапроволочек из атомов различных элементов носит сложный линейчатый характер.В этих условиях достаточно высокие (η « 4%) излучательные характеристики обна-руживают разряд в парах лития 3, обладающий хорошей селективностью излучения.Однако свечение в таком разряде испытывает локальные нерегулярные изменения, свя-занные, по-видимому, с развитием перегревной неустойчивости.

Наряду с вакуумными разрядами исследовались сильноточные разряды в воздухепри атмосферном давлении. В стадии расширения разряд носит спокойный характербез наличия каких-либо неустойчивостей, а его динамика достаточно хорошо описы-вается автомодельной теорией 4. В стадии удержания разряда он приобретает характервакуумного и подвержен перетяжечной неустойчивости. На этой стадии поведениеосновных равновесных характеристик разряда хорошо описывается численными экспе-риментами 5. Излучение разряда в атмосфере также близко к излучению черного тела,а к. п. д. преобразования вложенной в разряд энергии в энергию излучения такойже, как и в случае вакуумного разряда (4—5%).

При взрыве проволочки длиной 75 см в экспериментах достигнут абсолютныйвыход излучения в ультрафиолете (2200—2700 А) 9 кдж за время порядка 60 мксек.

Таким образом, прямые сильноточные разряды обладают приблизительно такимже к. п. д. преобразования излучения в ультрафиолетовой области, как и обычные ксе-ноновые лампы, но обладают существенно более высокой яркостью, что при сходныхгеометрических размерах позволяет получить на порядок больший абсолютный выходизлучения. Дальнейшее увеличение абсолютного выхода излучения и длительностиустойчивого состояния разряда следует искать на пути создания коаксиальных разря-дов с обратным током (обратные пинчи). Оценки показывают, что здесь на этом путивозможно увеличение абсолютного выхода излучения по сравнению с линейнымииинчами на один-два порядка.


1. А. Ф. А л е к с а н д ρ о в, Α. Α. Ρ у χ а д з е, С. Α. Τ ρ π г е р, Труды IX Между-народной конференции по явлениям в ионизованных газах, Бухарест, 1969.

2. Л. Α. Α ρ ц и м о в и ч, Управляемые термоядерные реакции, М., Физматгиз, 1961.3. А. Д. К л е м е н т о в , Г. В. М и х а й л о в , Ф.А. Н и к о л а е в , В. Б. Р о з а -

н о в , Ю. П. С в и ρ и д е н к о, ТВТ 8, 736 (1970).4. Н. Г. Б а с о в, Б . П. Б о ρ о в и ч, В. С. 3 у е в, В. Б . Ρ о з а и о в, Ю. Ю. С τ о й-

л о в, ЖТФ 40, 805, 516 (1970).5. А. Ф. А л е к с а н д ρ о в, В. В. 3 о с и м о в, С. П. К у ρ д ю м о в. Ю- П. Π о -

π о в, Α. Α. Ρ у χ а д з е, И. Б. Τ и м о φ е е в, ЖЭТФ 61,1841 (1971)..6. М. Р. Б е д и л о в, В. Н. Л и χ а ч е в, Г. В. Μ и χ а й л о в, М. С. Ρ а б и н о -

в и ч, ЖЭТФ 48, 95 (1965).

В . Н . А н д р е е в , А . Г . А р о н о в , Ф . А . Ч у д н о в с к и й . Ф а з о в ы й п е р е х о дв э л е к т р и ч е с к о м п о л е в V 2O 3.

В ряде окислов переходных металлов, таких, например, как V2O3, VO2, Fe3O4,Ti 2 O 3 и др., при определенной (критической) температуре (для V 2O 3 Tc = 150° К,для VO2 Тс -- 360° К) наблюдается резкое изменение сопротивления. Например,в VO2 оно изменяется в 105 раз, а наиболее резкое изменение сопротивления имеетместо в V2O3 и составляет ΙΟ7—108 раз. Ниже критической температуры проводимостьносит полупроводниковый (активационный) характер, выше — металлический (слабоуменьшается с температурой). Наличие температурного гистерезиса, изменение объема,тепловыделение свидетельствуют о том, что переход полупроводник — металл являетсяфазовым переходом первого рода. В работе х было показано, что при приложении все-стороннего давления, а также при легировании V2O3 атомами Сг и Ti, замещающимип решетке V, меняется как температура перехода, так и его характер (рис. 1, б). Напри-мер, при содержании 10% Сг и при повышении температуры фазовый переход из анти-ферромагнитной полупроводниковой фазы в металлическую отсутствует, но имеетсяфазовый переход из антиферромагнитной полупроводниковой фазы в немагнитную«олупроводпиковую фазу.


Рядом авторов предпринимались также попытки сдвигать температуру переходаэлектрическим полем 2 (VO2, Fe3C>4)· Наблюдаемые эффекты были объяснены джуоле-вым теплом, так как VO2 и Fe3O4 в полупроводниковой фазе обладают низким, напри-мер по сравнению с V2O3, сопротивлением. Только на V2O3

3 , а затем в условиях эффек-та поля на VO2

4 было обнаружено влияние электрического поля на фазовый переходполупроводник — металл.

В результате экспериментального исследования влияния электрического поляна фазовый переход в V2O3, которое производилось нами на монокристаллических

-300

Изолятор

-ПОДнтшреррошгнатньш

изолятор

та во so w го 5Ε,κβ/см AT.%Ti

5 10

хбар/АТ. %)

Рис. 1. а) Зависимость температуры перехода Тс от напряженности электрическогополя Ε (1 — Vi,gCr0,2O3— поликристалл; 2 — V2O3— монокристалл; вверху —форма образца с охранным кольцом, на котором снималась зависимость Тс {Е)).\б) За-висимость температуры фазового перехода от степени легирования Сг и Ti и всесто-

роннего давления р 1 .

образцах в импульсных электрических полях (длительность импульсов могла менятьсяот 1 мксек до 2000 мксек), было показано, что температура фазового перехода сильнозависит от электрического поля. При этом оказалось, что фазовая диаграмма Тс (Е),

W'3V

70'

W~

10'

ш1

В 8 10 ι'Z Ц 18 18 Z0 ZZ 24 ZB 50 Z3B

1О3/Т, apaff4

Рис. 2. Температурные зависимости электропроводности внулевом σ0 (1) и в критическом сс (2) полях.

снятая на чистом V 2O 3 и на V i > 8 Сг0,2О3 (рис. 1, о), очень похожа на фазовую диаграммуТс (р) (рис. 1, б). Это однозначно показывает, что, с одной стороны, действие электри-ческого поля эквивалентно давлению, с другой стороны — джоулев нагрев не играет1/г 11 УФН, т. 105, вып. 4


роли в наших экспериментах, так как, например, на образцах Vi,8Cr0 > 203 скачокв температурном ходе сопротивления отсутствует.

Анализ экспериментальных фактов показывает также, что фазовый переходв V 2O 3 не связан с возникновением неустойчивости в системе носителей тока. Нарис. 2 представлены зависимости электропроводности от обратной температуры в нуле-вом поле и в критическом поле Ε = ЕС(Т). Так как величина ас пропорциональнаконцентрации носителей тока в точке перехода пс, то если фазовый переход связан•с неустойчивостью в системе носителей тока, из-за связи Тс и пс аномалии в темпера-турной зависимости а с должны отражаться в зависимости Тс от пс. Поэтому, напри-мер, наличие излома графика функции ас от 1/Гс должно было привести к аномалииТс (Е) (при этих же температурах). Наблюдаемое различие энергий активацииσ0 (1/Г) и ас (1/71) также подтверждает сделанное выше утверждение о нетоковой•природе неустойчивости.

Экспериментальные результаты могут быть качественно объяснены на основемодели, в которой неустойчивость возникает в системе нетоковых возбуждений. Послед-ними могут быть, например, как фононы, так и экситоны Френкеля, привлечениекоторых из-за сильной электрон-фононной связи представляется естественным. Неустой-чивость фононной системы в V2O3, по-видимому, маловероятна, так как: а) константы,характеризующие изменение энергии активации проводимости и температуры перехода,в электрическом поле практически совпадают, б) грубая оценка показывает, что кон-станта «деформационного» потенциала порядка 10 эв, что указывает скорее на ее элек-тронное происхождение, чем на фононное.

При приложении электрического поля наблюдается ряд интересных явлений,таких, как переключение, возникновение релаксационных колебаний с частотойдо 10' гц, эффекты, связанные с существованием нестабильных фаз (эффект «памяти»).


1. D. В. Μ с W h а п, Т. Н. R i с е, J. P. R e m e i k a, Phys. Rev. Lett. 23, 384 (1969).2. R. С. Μ о г г i s, J . Ε. С h г i s t о ρ h е г, R. V. С о 1 е m a n, Phys. Rev. 184, 565

(1969); Т. В и г с h, Р. Р. С г a i g, С. Η е d r i с к, Т. А. К i t с h e n s, J . Т. В u d -n i k , J. A. C a n n o n , Μ. L i p s i c a s , D . M a t t i s , Phys. Rev. Lett. 23, 1444,(1969); R. G. С о ρ e, A. W. Ρ e η η, J. Phys. Dl, 161 (1968).

3. Β. Η. А н д р е е в, А. Г. А р о н о в, Ф. А. Ч у д н о в с κ и й, ФТТ 2, 1557 (1970).4. Б. С Б о ρ и с о в, С. Г. К о ρ е ц κ а я, В. Г. Μ а κ а р о в, Α. Β. Ρ а к о в,

С. Г. С о л о в ь е в, ФТТ 12, 2209 (1970).

1971 г. Декабрь Том 105, вып. 4 - elibrary.ltelibrary.lt/resursai/uzsienio...

Documents