Вісник Харківського національного університету імені В. Н. Каразіна. Серія «Фізика»

ОПТИМІЗАЦІЯ УМОВ БЕЗДИСИПАТИВНОГО ТРАНСПОРТУВАННЯ ЕЛЕКТРИЧНОГО СТРУМУ ЗА ДОПОМОГОЮ ДВОРІВНЕВИХ ГРАНУЛЬОВАНИХ ВИСОКОТЕМПЕРАТУРНИХ НАДПРОВІДНИКІВ РІЗНОГО СКЛАДУ

М. О. Азаренков — 2025-04-14

З метою оптимізації умов бездисипативного транспортування електричного струму досліджено вплив хімічного складу, температури та магнітного поля на фазові переходи в модельних ВТНП об’єктах – гранулярних високотемпературних надпровідниках YBa₂Cu₃O_7-δ та DyBa₂Cu₃O_7-δ. У роботі досліджено особливості проникнення магнітного поля в гранулярні високотемпературні надпровідники типу 1:2:3 залежно від наявності або відсутності в їх кристалічній решітці магнітно-активних атомів. Проведено масштабні вимірювання питомого електричного опору в умовах безперервної зміни температури та дискретної зміни напруженості зовнішнього перпендикулярного магнітного поля при постійному значенні густини транспортного струму. Досліджено вплив характеру заповнення електронних оболонок центральних атомів (Y або РЗМ) у кристалічній ґратці ВТСП 1:2:3 на протікання фазових переходів у надпровідних гранулах та джозефсонівському середовищі. Показано, що наявність магнітоактивного атома Dy у кристалічній структурі ВТНП слабо впливає на критичні температури фазових переходів у надпровідних гранулах, але призводить до значного зниження критичних температур фазових переходів у джозефсонівському середовищі. Таким чином, показано, що з широкого класу гранулярних надпровідників типу 1:2:3 лише гранулярні надпровідники на основі ВТНП YBa₂Cu₃O_7-δ можуть бути використані як основний матеріал для бездисипативного перенесення електричного струму при температурі кипіння рідкого азоту.

СФЕРИЧНО-СИМЕТРИЧНІ РОЗВ’ЯЗКИ ЗАГАЛЬНОЇ ТЕОРІЇ ВІДНОСНОСТІ З РАДІАЛЬНИМ РУХОМ

О. Ю. Орлянський — 2025-04-14

У роботі побудована модель радіального руху пилоподібної матерії для сферично-симетричного випадку у Загальній теорії відносності (ЗТВ). Модель може бути використана, зокрема, для опису галактичних гало з темної матерії. Питання про якісний і кількісний склад темної матерії є вкрай важливим як для розуміння сучасної будови Всесвіту, так і для вибору найбільш реалістичного сценарію його еволюції. Оскільки темна матерія ефективно проявляє себе лише гравітаційно, її тиском можна знехтувати, а рівняння стану, незважаючи на її фізичну природу, вважати пилоподібним. Наявність надмасивних чорних дір у центрах галактик і масштаби явищ обумовлюють використання рівнянь ЗТВ. Сферичні форми галактичних гало обумовлюють використання сферичної симетрії. Метою роботи є моделювання радіального руху темної матерії для сферично симетричного інтервалу ЗТВ з урахуванням можливої центральної маси. Темна матерія вважається пилоподібною і такою, що рухається як до центру, так і від нього. У роботі доведено, що такому стаціонарному випадку відповідає статичний інтервал простору-часу у координатах кривизн. Система рівнянь Ейнштейна для цього випадку суттєво спрощена й розв’язана чисельно. Граничними умовами обрано умови Ліхнеровича-Дармуа зшивки простору-часу запропонованої моделі із зовнішнім сферично-симетричним простором-часом Шварцшильда. У розробленій моделі виникає горизонт подій, при наближенні до якого рух частинок немов «завмирає», аналогічно руху поблизу горизонту подій у полі Шварцшильда. Таким чином модель також враховує наявність чорної діри у центрі, яка мала утворитися внаслідок розглянутого руху матерії. Запропоновану модель можна застосувати до сферичних галактичних скупчень і навіть до зоряних систем в просторі поза зорею, якщо припустити існування навколо них гало з частинок холодної темної матерії.

ОСОБЛИВОСТІ ВИНИКНЕННЯ ТА РОЗВИТКУ ТРІЩИН В ПОЛІКРИСТАЛІЧНИХ ЗРАЗКАХ АЛЮМІНІЮ

Є. Ю. Бадіян — 2025-04-14

СТІЛЬНИКОВИЙ РУШІЙ КАЗИМИРА: ПРО СИЛУ, ЩО ДІЄ НА СОТИ НА ПЛАСТИНИ, ЯКІ ІДЕАЛЬНО ПРОВОДЯТЬ

А. Дроздов — 2025-04-14

У цій статті проаналізовано двовимірний ефект Казимира одного тіла на прикладі наносот квадратної форми. У класичному одновимірному ефекті Казимира двох тіл сила Казимира між двома пластинами виникає як різниця електромагнітних тисків квантово-вакуумних флуктуацій нульової точки по різні боки кожної з пластин. Пластини штовхаються одна до одної зовнішніми полями квантово-вакуумних осциляцій, щільність яких в класичній конфігурації перевищує щільність внутрішніх. Можна спробувати створити різницю електромагнітних тисків квантово-вакуумних осциляцій по різні боки однієї пластини за рахунок різниці геометрії вакуумних резонаторів на різних сторонах пластини.
Для цього необхідно виростити нанокомірки на одній з поверхонь гладкої металевої пластини. В результаті було виявлено, що формула для сили на одиницю площі дуже схожа на формулу класичного ефекту Казимира, за винятком значення коефіцієнта пропорційності.
Силу, прикладену до ідеально провідних сот на пластині в результаті різниці питомої густини енергії на різних її сторонах, можна інтерпретувати як тиск електромагнітних флуктуацій нульової точки. Згідно з формулою, представленою в цій роботі, для золотих наносот розміром близько 2 мкм сила має дорівнювати 8,55 дин на квадратний метр панелі, що є цілком прийнятним значенням для практичного використання очікуваного ефекту для корекції орбіт супутників.
Хоча ефект невеликий, експериментальне підтвердження могло б слугувати вирішальним доказом існування віртуальних квантових фотонів Казимира.

СПЕЦІАЛЬНИЙ ЛАБОРАТОРНИЙ ПРАКТИКУМ ЗА ДИСТАНЦІЙНОЇ ФОРМИ НАВЧАННЯ

В. М. Горбач — 2025-04-14

АНДРІЙ ПЕТРОВИЧ ШИМКОВ – ПРОФЕСОР ХАРКІВСЬКОГО УНІВЕРСИТЕТУ, ВИДАТНИЙ ОРГАНІЗАТОР ФІЗИЧНОЇ ОСВІТИ, ПЕДАГОГ, ПОПУЛЯРИЗАТОР НАУКИ ТА ГРОМАДСЬКИЙ ДІЯЧ

В. П. Пойда — 2025-04-14

У статті узагальнені відомості про життєвий шлях, наукову, педагогічну та громадську діяльність відомого фізика А. П. Шимкова, заслуженого професора Харківського університету. Під час навчання у Харківському університеті А. П. Шимков входив до таємного студентського демократично-революційного товариства. Був заарештований і тимчасово ув’язнений в Олексіївському равеліні Петропавлівської фортеці. Закінчив екстерном Харківський університет у 1860 році. У 1864 році захистив магістерську, а у 1868 році – докторську дисертацію. У 1866 – 1867 роках успішно пройшов наукове стажування в університетах Німеччини, Швейцарії Франції. 32 роки (з 1867 року до 1899 року) очолював кафедру фізики та керував фізичним кабінетом у Харківському університеті. За сумісництвом працював у Харківському технологічному інституті та у Харківському ветеринарному інституті. Опублікував «Курс дослідної фізики», який тривалий час використовувався як основний підручник з фізики в університетах Російської імперії, а також уклав підручник «Теоретична фізика», який був першим підручником із теоретичної фізики, опублікованим у Харківському університеті. Постійно працював над поповненням колекції приладів фізичного кабінету. Запровадив на фізико-математичному факультеті Харківського університету прогресивну систему підготовки фізиків, яка ґрунтувалась на поєднанні теоретичної, експериментальної та науково-методичної підготовки фахівців. Був одним із засновників Товариства дослідних наук при Харківському університеті. Найбільш здібними учнями А. П. Шимкова були О. К. Погорілко та М. Д. Пильчиков, яких після закінчення Харківського університету за рекомендацією А. П. Шимкова залишили на кафедрі фізики як стипендіатів для підготовки до викладацької роботи. Переклав і видав кілька наукових та науково-популярних книг, написаних видатними зарубіжними вченими. Редагував журнали «Світ» та «Хуторянин». Проживаючи в Харкові та в Полтаві активно займався громадською, просвітительською і благодійною діяльністю. Був членом Харківського і Президентом Полтавського сільськогосподарського товариства.