Розроблено теорію зонної структури та властивостей кристала, придатних йому за умов великих тисків. Розвинуто мікроскопічний підхід до розрахунку зв'язаних станів і повної енергії ізолятора на основі наближення Хартри - Фока у базисі атомних орбіталей, точно ортогоналізованих на різних вузлах кристала. Розвинуто кластерний розклад за групами атомів для розрахунку заповнених зон. Для розрахунку зон провідності модифіковано метод ортогоналізованих плоских хвиль шляхом використання блохівських функцій і енергій електронів заповнених зон. Без підгінних параметрів розраховано зонну структуру кристалічного неону в широкому інтервалі тиску. Оцінено характеристики викликаного тиском переходу ізолятор - метал.

  Скачати повний текст

Дисертаційна робота присвячена дослідженню актуальних проблем в області аналізу автономних систем. Досліджується локальна структурна стійкість (орбітально топологічна еквівалентність), локальна (в околі точки положення рівноваги) дифеоморфність динамічних систем на компактному гладкому многовиді, які описуються звичайними диференціальними рівняннями (автономними системами), а також фрактальна розмірність Каплана-Йоркі.Математично обґрунтовано метод оцінювання локальної матриці Якобі та обчислення експонент Ляпунова. Проводиться аналіз і обчислення експонент Ляпунова, розмірності та граничної ентропії для геомагнітних індексів Dst, Kp, AE, які мають ознаки гіперхаотичної динаміки. Ключові слова: дифеоморфізм, локально дифеоморфні системи, топологічна еквівалентність, компактний гладкий многовид, динамічна система, звичайні диференціальні рівняння, автономна система, розмірність Каплана-Йоркі.^UThe thesis is devoted to the research of actual problems in the field of analysis of autonomous systems such as the local structural stability (topologically orbitally equivalence), the local (in the neighborhood of the equilibrium point) diffeomorphity of dynamical systems (autonomous systems) on a compact smooth manifold, and the Kaplan-Yorke fractal dimension.A review of the literature on the study and detection of local properties of dynamics is given. The Grobman-Hartman theorem is discussed. Hyperbolic systems, conditions of its local diffeomorphity without zero and with zero among the eigenvalues of the Jacobian matrix calculated in the neighborhood of an equilibrium point are considered. Much attention has been paid to the Kaplan-Yorke dimension or the Lyapunov dimension for autonomous systems. There is equality of the Lyapunov dimension in topologically and topologically orbitally equivalent systems. The equality of the Lyapunov dimension and the information dimension is confirmed. A description of the Kaplan-Yorke dimension and its relationship with other dimensions are given. The entropy of the normalized vectors of norms of tangent vectors of autonomous systems is introduced. The extreme functional (Lagrangian) of the maximization of the sum of the introduced entropy, the function of exponential divergence (convergence), initial conditions, and normalization for each moment of time is considered. It is shown that the deduced functional corresponds to the principle of maximum (maximum uncertainty) which can also be considered as a propagation of the Bernoulli-Laplace principle of insufficient basis. The corresponding theorems are proved.The definition of introduced entropy and average entropy is given. Dynamic systems described by differential equations on a -measurable compact smooth manifold are not locally different from differential equations on . The Euclidean norm is used.The zero average entropy theorem is proved. The limit of the average entropy is considered. The formula for the relation between the average entropy and the Lyapunov exponents is derived.The maximum of the average entropy corresponds degenerate equilibrium points of the dynamic systems such as a scalar matrix or degenerate node (Jordan cage).When entropy is less than maximum such a degenerate equilibrium points are impossible. Thus, the possible change in the structure of the autonomous system is detected by the increase of the average entropy. That is the direction for a possible change in the type of phase portrait. When the phase space of larger dimension the number of types of such points is already greater, and they should combine the properties of the above types. It is noted that it is advisable to break into subspaces with stable points or unstable of a certain type. In diffeomorphic dynamical systems the Kaplan-Yorke dimension is the same.Takens's theorems on embedding for discrete and continuous time are considered. The delay time is estimated using an autocorrelation function for the time series of one variable of autonomous systems such as the Lorentz system, Ressler system, and Henon map. The Grasberger-Proccaccia dimension for estimating the size of embedding is described. The content of the Grassberger-Proccaccia dimension and the correlation integral is explained. The Lyapunov exponents decomposition shows the detection of the variability of the vector field of the autonomous dynamic system. The ordering of decomposition limits is considered. A numerical algorithm is provided to calculate these limits by a time series and average entropy.The method for estimating the local Jacobian matrix and calculating Lyapunov exponents is substantiated. The analysis and calculation of the Lyapunov exponents, the dimensions, and average entropy for geomagnetic indices Dst, Kp, and AE are given. It is noted that these geomagnetic indices have signs of hyperhaotic dynamics.Keywords: diffeomorphism, locally diffeomorphic systems, topological equivalence, compact smooth manifold, dynamic system, autonomous system, ordinary differential equations, Kaplan-Yorke dimension.

У дисертаційній роботі узагальнено результати досліджень біотичного агроекологічного моніторингу формування рослинно-мікробних комплексів у штучних і природних екосистемах на різних рівнях організації від клітинного і макромолекулярного до угруповань.Сформульовано концепцію «Гравічутливості фотосинтетичного апарату рослин на клітинному і макромолекулярному рівні», що використовується для створення автотрофної ланки біологічних систем життєзабезпечення космічних кораблів і орбітальних станцій. Вперше виявлено морфо-функціональні зміни фотосинтетичного апарату пшениці ярої, які полягали в збільшенні розмір клітин мезофілу, що свідчить про стимулюючий ефект інокуляції на формування фотосинтетичного апарату рослин. За результатами багаторічних досліджень доведено, що морфологічна пластичність мезофілу листків рослин сої, інокульованих біопрепаратами, виявлялася у збільшенні таких показників як: ширина мезофілу, площа клітин мезофілу, коефіцієнт палісадності, частка хлоропластів від загальної площі мезофілу та обʼєму фотомембран. Створена нами інформативна система дослідження архітектоніки мікробного ценозу ефективних рослинно-мікробних систем із паралельним моніторингом фотосинтетичного апарату агрокультур застосовано у комплексному підході до визначення впливу строкатості і мінливості ґрунтових умов на ріст і розвиток бобових рослин за інокуляції високоактивними штамами азотфіксувальних бактерій.^UThe dissertation summarizes the results of research of biotic agroecological monitoring of the formation of plant-microbial complexes in artificial and natural ecosystems at different levels of organization from cellular and macromolecular to groups.Based on the obtained data, we formulated the concept of «Gravity sensitivity of the photosynthetic apparatus of plants at the cellular and macromolecular level», which is used to create an autotrophic link of biological support systems (BSS) of spacecraft and orbital stations.Under the action of different endophytic strains of diazotrophs of the genus Azospirillum we first detected morpho-functional changes in the photosynthetic apparatus of spring wheat, which consisted in increasing the size of mesophilic cells, the number of chloroplasts, the number of grains in the chloroplast, the increase in chlorophyll and on the formation of the photosynthetic apparatus of plants.According to the results of long-term researches it is proved that morphological plasticity of mesophile of leaves of soybean plants inoculated with biologicals was shown in increase of such indicators as: width of mesophile, area of сells of mesophile, coefficient of palisade, share of chloroplasts from the total area of mesophile and volume of photomembranes. The data were confirmed by the effect of increasing the peaks of chlorophyll in the reflection spectrograms than in the control without inoculation.The information technology created by us to study the architectonics of microbial coenosis of effective plant-microbial systems with parallel monitoring of the photosynthetic apparatus of legumes was used in a comprehensive approach to determining the influence of variegation and variability of soil conditions on growth and development of legumes.

Досліджено поширення оптичних вихорів (ОВ) у періодично збурених слабоспрямовувальних оптичних волокнах. Визначено структуру вищих мод скручених сильно анізотропних і еліптичних волокон. Показано принципову можливість використання даного типу волокон для стійкої передачі з них лінійно та циркулярно поляризованих ОВ. Визначено вищі моди сильно анізотропного й ідеального волокна, яке обертається. Показано, що модами таких волокон можуть бути лінійно та циркулярно поляризовані ОВ. Досліджено поширення ОВ у навитих ідеальних, сильно анізотропних і еліптичних волокнах. Висвітлено можливість використання навитих волокон для стійкої передачі ОВ. Вивчено топологічні ефекти, які виникають за поширення полів із власним орбітальним кутовим моментом у неплоских траєкторіях. Досліджено поширення ОВ у скручених анізотропних і еліптичних волокнах із кроком скрутки порядку довжини хвилі. Теоретично продемонстровано можливість створення на базі таких волокон частотних і модових фільтрів ОВ, які пропускають і відбивають, а також модових конверторів і генераторів оптичних вихрів. Досліджено поширення та конверсію ОВ у довгоперіодичних і брегівських волокнах із гелікоїдальною серцевиною. Показано можливість реалізації у них моно-вихрового режиму, який забезпечує поширення тільки двох циркулярно поляризованих ОВ. Досліджено геометричне індукування динамічного спарювання мод із різним орбітальним кутовим моментом.

  Скачати повний текст

Досліджено динаміку кутового моменту в збурених слабонапрямних оптичних волокнах. Отримано вирази для потоку кутового моменту довільної суперпозиції мод у слабонапрямних волокнах із довільним реальним профілем показника заломлення. Доведено теорему про кутовий момент суперпозиції мод. Запропоновано метод побудови та знайдено вигляд ефективного гамільтоніана спін-орбітальної взаємодії в слабонапрямних круглих, еліптичних і зігнутих волокнах. Визначено поляризаційні поправки до скалярної сталої поширення. Побудовано модель зігнутого волокна як ефективного прямого волокна зі збуреним профілем показника заломлення, яка одночасно враховує вплив геометричних факторів і фотопружності. Проаналізовано моди еліптичного та зігнутого волокна і радіуса кривизни. Досліджено конверсію спінового й орбітального кутового моменту в однорідному і неоднорідному оптичному вихорах, а також LP і CP-модах в еліптичних і зігнутих слабонапрямних волокнах із довільним профілем показника заломлення. Одержано рівняння безперервності із правою частиною для кутового моменту та класичного спінового (поляризаційного) лінійного моменту електромагнітного поля, а також рівняння зміни потоків кутового та спінового лінійного моментів крізь поперечний переріз волокна.

  Скачати повний текст

Досліджено фізико-хімічні реакції фенольних сполук та їх сумішей у складі рослинних екстрактів з пероксильними радикалами етилбензолу, соняшникової олії та дифенілпікрилгідразилом. Встановлено, що природні орт-поліфеноли є одними з найбільш ефективних антиоксидантів. Зазначено, що кількість і хімічна структура даних поліфенольних сполук у складі біологічно-активних речовин рослин визначає антиоксидантні властивості одержаних з них екстрактів. Визначено оптимальні умови екстрагування фенольних сполук з рослинної сировини. Доведено, що реакційна здатність природних фенолів у реакції з пероксирадикалами, у разі відсутності стеричних ефектів, визначається двома основними факторами: термодинамічним - міцністю зв'язку, що розкривається та полярним - здатністю молекул віддавати електрони та утворювати з пероксирадикалами у перехідному стані структури з розділенням заряду. Досліджено, що висока активність орто-поліфенолів у реакції з пероксирадикалами етилбензолу пояснюється низькими значеннями міцностей зв'язків реакційних центрів та енергій вищих зайнятих молекулярних орбіталей молекул. Встановлено залежності між кінетичними параметрами антирадикальної активності даних рослинних фенолів та їх електронною будовою у вигляді двофакторного кореляційного рівняння, що дозволяє у ряді неутруднених фенолів передбачати їх антирадикальну та антиоксидантну активності. Вивчено особливості хемілюмінесценції, що спостерігаються у процесі інгібованого природними фенолами окисненні етилбензолу та соняшникової олії. Встановлено, що реакція між фено- та пероксильним радикалами може бути джерелом хемілюмінесцентного світіння. Показано, що основні закономірності у зміні антиоксидантної активності даних фенолів і рослинних екстрактів, встановлені у процесі окиснення модельної системи (етилбензол), зберігаються і у разі переходу до природної системи (соняшникової олії).

  Скачати повний текст

Розроблено послідовний аналітичний формалізм для енергетичної залежності S(E), який дозволяє проаналізувати роль прямих, інтерференційних, резонансних та нерезонансних вкладів, динамічних та кінематичних аспектів розсіювання. Досліджено пружне розсіювання повільних електронів на атомі кальцію, яке має особливе значення, на підставі наявних експериментальних даних, одержаних за методикою гіпоциклоїдального електронного спектрометра. Теоретично досліджено пружне розсіювання на кути передньої та задньої півсфер атомами Be, Mg, Sr, Ba, Yb. Узагальнено опис виразів енергетичної залежності S(E) пружного розсіювання електронів з урахуванням спін-орбітальної взаємодії та на мішенях з напівзаповненими підоболонками, що дає змогу розширити коло атомних частинок мішені на важкі, де релятивістські ефекти мають суттєвий внесок.

  Скачати повний текст

Виявлений ефект збільшення часу спін-орбітальної (SO) взаємодії з розупорядкування інтерпретовано на основі припущення про переважний внесок поверхневого SO розсіяння до загальної частоти SO релаксації в тонких плівках. Вивчення некогерентних мезоскопічних флуктуацій опору в плівці з топологічною невпорядкованістю, створеною методом іонного травлення матеріалу плівки, показало, що її провідність біля порогу перколяції може визначатися одним провідним ланцюжком послідовно з'єднаних флуктуюючих резисторів.

  Скачати повний текст

Дисертаційна робота присвячена дослідженню взаємодії частинок і легких ядер з ядрами на основі оптичної моделі ядерного розсіяння. В роботі отримано аналітичний вираз для електричного оптичного потенціалу (ЕОП), який описує просторову поляризованість налітаючої частинки в кулоновому полі ядра-мішені. На основі ЕОП побудовано ядерний оптичний потенціал (ЯОП) для розсіяння дейтроноподібної частинки, без підгонки параметрів, за допомогою моделі згортки, в якій параметри ЯОП складових частинок знаходяться з використанням наявних експериментальних даних. Розраховано перерізи пружного розсіяння дейтронів за енергій 7, 7,3 та 8 МеВ ядрами 208Pb, 4, 5,5 та 5 МеВ ядрами 124Sn, а також 3,5, 4,5 та 5,16 МеВ ядрами 58, 62Ni. Отримано задовільний опис експериментальних даних, що підтверджує застосовність запропонованої моделі, дає змогу пояснити причину виникнення нефізичних параметрів традиційних оптичних потенціалів при теоретичній інтерпретації даних із пружного розсіяння. Досліджено взаємодію дейтронів з ядрами за надбар'єрних енергій, для реакції розщеплення дейтрона на нейтрон і протон з вильотом продуктів реакції під малими кутами. Доведено, що урахування лише кулонового механізму реакції розщеплення незадовільно описує наявні експериментальні дані, а врахування стандартних ЯОП дейтрона та його складових погіршує розбіжність розрахунків з експериментальними даними. Запропоновано модель, в якій враховувалась внутрішня структура налітаючого дейтрона, що дозволило задовільно описати наявні експериментальні дані щодо перерізів реакції розщеплення дейтронів за енергії 56 МеВ ядрами 12C, 40Са та 90Zr.Розроблено оптичну модель для вивчення взаємодії адронів середніх енергій з ядрами, з урахуванням спін-орбітальної взаємодії. З урахуваням 2-го Борнового наближення вперше здобуто аналiтичнi вирази для амплітуди розсіяння, диференціального перерізу, поляризації, функції повороту спіна та кута повороту спіна за розсіяння протонів ядрами 40Са, що дало змогу явно визначити залежність спостережуваних характеристик від параметрів оптичного потенціалу. Проведено порівняння теоретичних розрахунків, виконаних із застосуванням Борнового наближення та оптичної моделі. Доведено, що використані підходи дозволяють задовільно описати наявні експериментальні дані при енергіях 150 - 800 МеВ.^UOptical model was developed to describe the following reactions: elastic scattering of deuteron-like particles at heavy nuclei at sub-barrier energies; the break-up of deuteron, scattering at the nuclei by the above-barrier anergies; and polarization of protons by scattering at nuclei at intermediate energies.In the sub-barrier energy scattering reactions, the nuclear optical potential (NOP) of a weakly coupled particle, obtained from the fit of the experimental data, has non-physical parameters (large values of potential shape parameters, like radii or diffusivity). For the theoretical construction of the optical potential that can predict the magnitudes of the elastic scattering cross sections of such particles, the proposed model has a simple physical content: a weakly bound deuteron-like particle is considered as a composite particle, which is polarized in the Coulomb field, which causes the neutron to fall into the field of action target nuclei. Particle polarization is described by an electrical optical potential within an adiabatic model that has no fitting parameters. For the first time, an analytical expression for electrical optical potential (EOP) has been obtained for the calculations of the elastic scattering of light weakly bound deuteron nuclei in the electric field of heavy nuclei in the area of turning points.Using of EOP allows the construction of the deuteron-like particle nuclear optical potential without parameter fitting, within the folding model, on the basis of constituent particles ("proton" and "neutron") optical potentials, which are obtained from experimental data on the elastic scattering of these particles. Using the EOP, the wave function of the polarized deuteron in the region of turning points was calculated, and the NOP was obtained as a folding of the sum of the NOP of the proton and neutron with the function of the distribution of these particles in the polarized deuteron. This model allows the use of global optical potentials of nucleons to describe reactions with such composite, weakly-bound particles as deuteron,6He et al.The cross-sections for deuterons elastic scattering at the energies of 7, 7.3, and 8 MeV on 208Pb nuclei were calculated; for scattering energies of 4, 5.5 and 5 MeV at 124Sn nuclei; for scattering energies of 3.5, 4.5, and 5.16 MeV at 58, 62Ni nuclei. It is shown that taking into account the polarization enhances the nuclear optical potential in the peripheral region and gives a satisfactory description for the experimental data on the scattering of deuterons on nuclei. This confirms the applicability of the proposed model, makes it possible to explain the cause of non-physical parameters of traditional optical potentials in the theoretical interpretation of the data from elastic scattering.Interaction of deuterons with heavy nuclei by above-barrier energy was investigated. At such energy, the adiabatic approximation is not applicable, since the turning points lie deep in the nuclear field of the target nucleus. The interaction of the deuteron with the target nucleus was considered as an example of the deuteron break-up to a neutron and a proton, with the scattering of the reaction products at small angles. Under this condition, the reaction is predominantly elastic and has been investigated in the Distorted Wave Born Approximation (DWBA). Taking into account only the Coulomb mechanism of the break-up reaction does not sufficiently describe the available experimental data, taking into account the standard NOP of the deuteron and its components further impress the divergence of the calculations with the experiment data. In the proposed approach, the effect of deuteron and its constituents on reaction cross sections was investigated. A zero-point model of a deuteron NOP is proposed, where the interaction potential of a deuteron with a target nucleus is expressed by the sum of the neutron-proton NOP and the folding model of the neutron-proton NOP by the Hülten function of the deuteron ground state.It is shown that the shape of the break-up reaction cross-section depends on the choice of the model of the deuteron EOP model, but the absolute value of the cross-section exceeds the experimental data almost twice. The model that empirically considered the deuteron internal structure was proposed and gave a satisfactory description of the data. Comparison of the calculated cross sections of the deuteron splitting reaction at 56 MeV with 12C, 40Ca and 90Zr nuclei is compared with the available experimental data, and it is shown that taking into account the internal structure of the deuteron significantly influences the behavior of the calculated characteristics of the splitting reaction at the above-barrier energies.

Сформульовано фізичні принципи функціонування приладів спінтроніки, проведено їх теоретичний аналіз та показано можливості застосування цього аналізу до конкретних експериментальних ситуацій. В системах з ефектом передачі спіну розглянуто магнітну динаміку, стимульовану електичним струмом і викликаними ним спіновими моментами сили. Для багатошарових систем розроблено й застосовано методи розрахунку діаграм перемикання. Відкрито явище стабілізації магнітної конфігурації з максимальною енергією та явище стабілізації відштовхуванням. Для вивчення систем з доменними стінками знайдено форму головного члена для сили спін-трансферу в системах з неперервною зміною намагніченості в просторі. Зроблено висоновок про залежність спектру спінових хвиль від електричного струму, що протікає через феромагнетик. Розроблено метод колективних координат і застосовано його до опису руху доменних стінок різної структури в наносмужках. Результати порявняно з експериментальними даними. Наведено теоретичний опис спін-гальванічної моди в напівпровідниках зі спін-орбітальною взаємодією з послідовним урахуванням електростатичної взаємодії. Показано, що остання не призводить до виникнення енергетичної щілини, хоча й змінює спектр моди кількісно. Запропоновано експеримент альний метод спостереження даної моди та проведено розрахунки очікуваних результатів. Теоретично розраховано залежність критичної температури надпровідника від взаємодії орієнтації магнітних моментів феромагнетиків в тришарових структурах типу феромагнетик-надпровідник-феромагнетик. Розроблено числові методи для опису несиметричних структур цього типу.

  Скачати повний текст

Представлено описи методик обробки спостережень і результати дослідження катаклізмічних змінних зір. Проведено вивчення 12-ти катаклізмічних змінних зір (2 поляри, 3 затемнені новоподібні системи і 7 Нових і карликових нових зірок) з використанням оригінальних багатокольорових фотометричних спостережень змінних зір. На підставі аналізу двоколірної фотометрії асинхронного поляра V1432 Орла знайдено третій тип мінімумів, що був ототожнений з акрецією речовини на другий магнітний полюс білого карлика. Розроблено геометричну модель акреції речовини одночасно на два магнітні полюси, що дозволило оцінити радіус захоплення речовини магнітним полем білого карлика, його масу та радіус. Уточнено орбітальний період і період обертання білого карлика. Визначено характерний час синхронізації системи, оцінено швидкість акреції речовини, оцінено напруженість магнітного поля та визначено кольорову температуру та показники кольору у характерних точках фазових кривих. У затемненої новоподібної V1315 Орла визначено кольорову температуру та показники кольору у характерних точках орбітальної фазової кривої. Зафіксовано ефект зменшення кольорової температури зі збільшенням глибини затемнення. Для обробки часових рядів розроблено пакет програм Multi-Column View, в якому реалізовано низку нових алгоритмів для обробки часових рядів багатоколірних спостережень змінних зірок. Розроблено кількісну модель чорнотільного випромінювання. Одержано залежності розподілу енергії у диску від певних параметрів системи, а саме: маси та радіуса білого карлика, радіуса акреційного диска, швидкості акреції. Для зірки V725 Орла уперше проведено фотометричну класифікацію. Виявлено надгорби, визначено їх період, оцінено орбітальний період, що, як виявилося, потрапляє у "провал періодів", на діаграмі розподілу орбітальних періодів катаклізмічних змінних зірок. Для таких зірок ES Дракона, GK Персея, MR Змії, RZ Малого Лева, VW Північної Корони, V603 Орла, V1494 Орла, QW Змії й HS 0728+6738 уточнено параметри змінності.

  Скачати повний текст

Дисертація присвячена дослідженню гравітаційних властивостей, стабільності, динаміки тороїдальних структур стосовно таких астрофізичних об'єктів, як активні ядра галактик і кільцеві галактики. На підставі отриманого нового виразу для гравітаційного потенціалу тора показано, що зовнішній потенціал тора представляється потенціалом нескінченно тонкого кільця тієї ж маси аж до поверхні тора, а відмінності існують поблизу його осі симетрії та залежать від геометричного параметра. Показано в межах задачі N тіл, що самогравітуючий товстий тор в полі центральної маси залишається стабільним, а рівноважний перетин має форму овалу з гауссовим розподілом густини. Виявлено існування області некругових орбіт між окружністю Лагранжа та останньою стійкою круговою орбітою, що здатне пояснити спостережувану щілину в розподілі зоряної густини в кільцевих галактиках. Виявлено нові аспекти ролі центральної маси в стабільності самогравітуючого тора та показано, що у потенціалі тора при наявності центральної маси існують як регулярні, так і замкнені орбіти нових типів. Показана можливість формування стійкого тора Кеплера, який є узагальненням кеплерівського диска. Побудовано динамічну модель затінюючого тора в активних ядрах галактик та показано, що спостережувану динаміку в ядрі сейфертівської галактики NGC1068 можна пояснити особливостями руху хмар в торі за рахунок ефектів самогравітації. Показано, що в гравітаційно-лінзовій системі “центральна маса та тор” формується одно, два або три кільця Ейнштейна в залежності від поверхневої густини в диску. Виявлена принципова різниця між динамікою кільцевих вихорів в радіальному потоці в 2D та 3D випадках. Показано, що спіральність для вихору з закруткою (орбітальним рухом) відрізняється від відомої формули Моффата для зачеплених вихорів. На підставі отриманого аналітичного рішення задачі динаміки кільцевих вихорів в радіальному потоці у 2D та 3D випадках показано, що вихори прискорюються акреційним потоком та викидаються в протилежних напрямках.^UThe dissertation is devoted to an investigation of toroidal (ring) structures in astrophysical objects with the main original results which are the following:1. It is shown, on the basis of an exact integral expression for the potential of a homogeneous circular torus, which is valid at any arbitrary point of space, that the outer potential of a torus can be represented with high accuracy by the potential of an infinitely thin ring of the same mass up to the torus surface. Approximate expressions for the torus potential in its outer and inner regions are obtained. It is shown that the inner potential of the torus can be represented by the potential of a cylinder and the term containing the Gaussian curvature of the torus surface (''potential of curvature'').2. A dynamical model of obscuring tori in AGNs is simulated within the framework of the N-body problem taking into account the gravitational interaction between the clouds. It is shown that a self-gravitating thick torus in the field of the central mass remains stable, and the equilibrium cross-section has an oval shape with Gaussian density distribution, which satisfies observations. 3. It is shown that in a gravitational field of a central mass and a gravitating ring, closed circular orbits exist only to a certain radius corresponding to the last stable circular orbit, which we call ''the outermost stable circular orbit'' (OSCO) by analogy with the ISCO in the relativistic case. There is also a region of unstable equilibrium - the ''Lagrangian circle''. The existence of region with non-circular orbits between the Lagrangian circle and OSCO can explain the observed gap in the distribution of stellar density in ring galaxies. It is shown that in such a system there are closed orbits of new types in the meridian plane of the ring.4. An essential role of the central mass in the stability of systems containing the gravitating torus is shown. Possible trajectories in the inner potential of the torus in the presence of a central mass were investigated which showed that there are at least two types of orbits in the co-moving system: halo and box orbits. It is shown that the quasi-closed halo-orbit exists in such a system. It is shown that within the framework of the problem of unperturbed motions, it is possible to form a torus, which we called ''Keplerian torus'', since it is a generalization of the Keplerian disk.5. It is shown in the framework of the N-body problem that the geometric thickness of the torus is larger if, in the initial conditions for the particle orbits, we introduce a distribution of both inclination and eccentricity. It is shown that the equilibrium distribution of clouds in the torus, achieved due to self-gravity, satisfies the conditions of obscuration of the accretion disk in the AGNs. It is shown that the observed dynamics in NGC 1068 can be explained by the peculiarities of the cloud motions in the torus due to the effects of self-gravity. Temperature of clouds as a result of heating by radiation of the accretion disk are obtained, which satisfy the observational data in IR band.6. The effects of gravitational lensing on the system of a central mass and of a torus (in the approach of a thin disk with a hole) have been investigated. It is shown that in this system the formation of three Einstein rings is possible. Two Einstein rings arise in a wide range of parameters with significantly different brightness. One Einstein ring is also formed, which can be identical to the case of lensing by a point mass, or, on the contrary, it may have a substantial width and high brightness.7. It is shown that there are both analogies and qualitative differences in the dynamics of dipole toroidal vortexes in 3D from the behavior of vortex systems in the 2D case. In the convergent (accretion) flow, rings as well as their flat analogues are accelerated. In the case of a dipole toroidal vortex, this result leads to the component acceleration but the vortexes can collapse for some value of the flow power. It is shown that the integral of helicity for a toroidal vortex with a twist and a maximum of the velocity on the vortex generatrix is different from the known Moffat formula on the numerical coefficient.8. It is shown that a problem of a pair of vortexes in a radial flow (in 2D case) allows an exact solution. In the converging flow, the vortexes in the pair approach each other with increasing speed. The dynamics of a dipole toroidal vortex in a radial flow in the approximation of four flat vortexes is considered. It is shown that in this case, the pair components are ejected by the convergent flow with exponentially increasing speed. It is shown that the main result associated with the acceleration of the outflows is kept for a more complicated flow (source and dipole, quadrupole), since the main influence has a monopole component of flow.

Розглянуто вплив ефектів спін-орбітальної та електрон-електронної взаємодій на намагніченість і магнітну сприйнятливість у нанорозмірних квантових точках (КТ) та кільцях (КК). Знайдено залежності намагніченості та магнітної сприйнятливості від параметрів точки (кільця) та величини прикладеного зовнішнього магнітного поля. Встановлено незвичну поведінку у низькотемпературній області, а саме стрибкоподібну зміну магнітних властивостей КТ і КК у разі невеликої зміни прикладеного магнітного поля. Використано в роботі теорію функціоналу густини та рівня Кона-Шема для розрахунку енергетичних рівнів електронів у дворозмірній параболічній квантовій точці (квантовому кільці), заповненій 2 - 6-ма електронами. Виявлено вплив складових Рабши та Дрессельхауза спін-орбітальної взаємодії на енергетичні рівні електронів і магнітні властивості квантових точок (кілець).

  Скачати повний текст

Проведено систематичне дослідження параксіальних пучків, оптичних систем і методів їх опису. З застосуванням енергетичних і механічних характеристик, а також функції Вігнера пучка, узагальнено й уніфіковано підходи до аналізу його перетворень. Розроблено стандартну процедуру аналітичного опису пучка в лінзоподібних системах з довільним астигматизмом і амплітудною неоднорідністю та надано правила обчислення 4- і 5-рядкових матриць типових астигматичних елементів. Знайдено поправки до законів перетворень пучка заломними межами, дифракційними гратками та їх сполученнями. Аналітично розв'язано задачу про поширення пучка в лінзоподібній системі зі світлорозсіянням. Розвинуто методи характеризації пучків за допомогою просторово-кутових моментів інтенсивності. Знайдено їх зв'язок з орбітальним кутовим моментом пучка, застосованого для опису перетворень пучка з оптичним вихором. Виявлено "вихорову" і "невихорову" форми поперечної циркуляції енергії в таких пучках і впроваджено їх кількісні характеристики. Виконано повне аналітичне дослідження ідеальних і роз'юсованих дводзеркальних лінзоподібних резонаторів з довільним астигматизмом. Удосконалено теорію дисперсних резонаторів перестроюваних лазерів, яка уточнює механізм їх перестроювання та надає нові шляхи керування їх спектром генерації.

  Скачати повний текст

Досліджено оптичні властивості поверхонь малих тіл внутрішнього та зовнішнього поясів Сонячної системи. Наведено результати фотометричних і поляриметричних спостережень обраних астероїдів, що наближаються до Землі, астероїдів головного поясу, кентаврів та тіл поясу Койпера, що належать до різних динамічних класів. Запропоновано першу таксономію кентаврів і тіл поясу Койпера за даними показників кольору їх поверхонь у видимій та ближній інфрачервоній ділянках спектра. Встановлено закономірності розподілу різних типів поверхні та орбітальних параметрів, що характеризують сучасну фізико-хімічну структуру внутрішньої частини поясу Койпера. Проведено поляриметричні спостереження більш ніж 100 астероїдів у межах кооперативної міжнародної програми, що практично подвоїло кількість астероїдів, для яких є методи вимірювання ступеня лінійної поляризації світла, відбитого їх поверхнями, та розширено дані щодо поляриметричних властивостей поверхонь астероїдів рідкісних композиційних типів. Виявлено астероїди зі специфічними оптичними властивостями поверхні. Встановлено раніше невідомі особливості перебігу фазових залежностей блиску та поляризації поблизу опозиції низькоальбедних астероїдів та тіл поясу Койпера.

  Скачати повний текст

Розроблено теорію спектрів та хвильових функцій на базі методу S-матриці електрона, дірки та екситону у сферичних відкритих наногетеросистемах, уміщених у середовище за різних значень орбітального квантового числа l. Відзначено, що головною особливістю відкритих наносистем є наявність того факту, що за нескінченних розмірів зовнішнього шару-бар'єру спектр квазічастинок в області енергій розташованих вище потенціального бар'єру перестає бути неперервним (як у гомогенних системах) і набуває дискретного характеру. З застосуванням модифікованого варіаційного методу Бете знайдено екситонний спектр і хвильові функції у аналітичному вигляді для закритої сферичної квантової точки у середовищі. Відзначено, що розроблений метод може бути адаптований для розрахунку енергій і часів життя екситонних збуджень у відкритих сферичних наногетеросистемах.

  Скачати повний текст

Роботу присвячено вивченню особливостей клінічного перебігу, морфофункціонального стану ЩЗ, імунних і метаболічних показників за ХГ для вдосконалення алгоритмів її діагностики та лікування. Вивчено частоту та характер вузлових утворень за ХГ і з’ясовано, що рак ЩЗ виявляється в 10,52% випадків, у його структурі папілярна карцинома становить 92,82%, фолікулярна – 4,61%, медулярна – 2,56%. Встановлено, що наявність ХГ ускладнює передопераційну діагностику карцином ЩЗ. На підставі отриманих даних створено алгоритм передопераційної діагностики вузлових утворень ЩЗ на тлі ХГ. Дослідження ВПТК за ХГ довело, що вони є мікропухлинами у 34% випадків і в 66% випадків – справжніми окультними, які слід відносити до мінімально інвазійних, оскільки вони не призводять до жодних ускладнень у післяопераційний період після ТЕ. Отримано нові наукові дані щодо патогенетичної ролі АТ рТТГ у розвитку та прогресуванні ХГ. З’ясовано, що рівень АТ рТТГ є надійним прогностичним маркером, який може використовуватись у прогнозуванні рецидиву та ремісії ХГ як у процесі тривалої медикаментозної терапії, так і після хірургічного лікування. Досліджено цитокінові ланки імунорегуляції ХГ та ТАО, що дозволило встановити специфічність ІЛ-1β як маркера активності запального автоімунного процесу в орбітах у пацієнтів із ХГ. Вивчено та науково обґрунтовано необхідність визначення рівня Se в хворих на ХГ, оскільки селенодефіцит різного ступеня зафіксовано в 72,58% випадків серед них і доведено, що за наявності селенодефіциту вживання селеновмісних препаратів має бути тривалим – щонайменше 6 місяців. Визначено роль вітаміну D у патогенезі ХГ і виявлено вірогідний негативний кореляційний зв’язок показника АТ рТТГ із рівнем 25(ОН)D у хворих з ТАО, що дозволяє вважати дефіцит вітаміну D додатковим вагомим чинником у розвитку ТАО на тлі ХГ. Виконано порівняння ефективності методів діагностики та лікування ТАО за ХГ. З’ясовано, що МРТ орбіт є пріоритетним методом визначення стану орбітальних м’язів, особливо в активній стадії ТАО. Розроблено та впроваджено в практику нові науково обґрунтовані діагностично-лікувальні алгоритми персоналізованого лікування ХГ та ТАО, які враховують клінічний перебіг захворювання, рівні АТ рТТГ, вміст Se та вітаміну D.^UThe work is devoted to studying the features of the clinical course, the morphofunctional state of the thyroid gland, immune and metabolic parameters in Graves' disease (GD) to improve the algorithms for its diagnosis and treatment. The frequency and nature of nodular formations in GD were studied and it was found that thyroid cancer occurs in 10.52% of patients, in the structure of which papillary carcinoma makes up 92.82%, follicular carcinoma – 4.61%, medullary carcinoma – 2.56%. It has been established that the presence of GD complicates the preoperative diagnosis of thyroid carcinomas. Based on the received data, an algorithm for preoperative diagnosis of thyroid nodular formations in GD was created. The study of incidental papillary thyroid carcinomas in Graves' disease proved that they are microtumors in 34% of cases and in 66% of cases – true occult tumors, which should be classified as minimally invasive, because when thyroidectomy is performed, they do not lead to any complications in the postoperative period. New scientific data were obtained regarding the pathogenetic role of antibodies to TSH receptor in the development and progression of GD. It has been established that the level of antibodies to TSH receptor is a reliable prognostic marker that can be used to predict relapse and remission of GD, both during long-term drug therapy and after surgical treatment. The cytokine links of immunoregulation of GD and thyroid-associated orbitopathy (TAO) were studied, which made it possible to establish the specificity of IL-1β as a marker of the activity of the inflammatory autoimmune process in the orbits in GD. The need to determine the level of Se in patients with GD was studied and scientifically substantiated, since selenium deficiency of various degrees was recorded in 72.58% of cases among them, and it was proved that with the existing selenium deficiency, the use of selenium-containing drugs should be long-term – at least 6 months. The role of vitamin D in the pathogenesis of GD was determined, and a probable negative correlation between antibodies to TSH receptor and the level of 25(OH)D in the group of patients with TAO was revealed, which allows us to consider vitamin D deficiency as an additional significant factor in the development of TAO against the background of GD. A comparison of the effective methods for diagnosis and treatment of TAO in GD was performed. It was found that MRI of the orbits is a priority method for determining the state of the orbital muscles, especially during the active stage of TAO.

Побудовано систему сингулярностей поля вектора Умова - Поінтінга для поля загального типу. Визначено топологічні закономірності для дефектів такого типу. Аналітично й експериментально встановлено взаємозв'язок систем сингулярностей вектора Умова - Поінтінга з традиційними оптичними сингулярностями, а також між параметрами сіток особливих точок векторного поля та його традиційними усередненими характеристиками. Експериментально досліджено наявність орбітального моменту імпульсу в області поля, що містить C-точку. Одержані результати дослідження є теоретичною засадою розробки оптичних пінцетів нового типу, що дозволяють контролювати та керувати параметрами технологічних процесів, які оперують об'єктами мікронних і субмікронних розмірів, незалежно від оптичних характеристик мікрооб'єктів.

  Скачати повний текст

Дисертація присвячена з'ясуванню механізмів і основних закономірностей виникнення, поведінки і взаємодії топологічних дефектів (ТД) оптичних характеристик неоднорідно збурених скляних і кристалічних середовищ.Досліджено ТД орієнтації оптичної індикатриси (ОІ), які викликані неоднорідними залишковими механічними напруженнями у зразках скла. Розроблено і апробовано методику визначення знаків сили ТД орієнтації ОІ. Показано, що дислокації структури кристалів тригональної і кубічної сингоній приводять до виникнення ТД орієнтації ОІ. Показано, що оптичні вихори з подвійним зарядом можна генерувати з використанням електрооптичного ефекту Керра та прикладеного до монокристалів та ізотропних середовищ конічного електричного поля. Виявлені топологічні реакції народження, додавання, поділу і анігіляції ТД орієнтації ОІ при різних значеннях електричного поля. Запропоновано метод аналізу ефективності спін-орбітального перетворення моменту імпульсу оптичного пучка, на основі електрооптичного ефекту Покельса, згину і скручування кристалів. Встановлено, що фазова структура вихрового оптичного пучка зберігається при акустооптичній дифракції Брегга, а акустооптичне відбивання вихрового пучка або кількох вихрових пучків, дозволяє ефективно керувати їхнім просторовим положенням. Експериментально виявлено генерацію масиву оптичних вихорів з дробовими зарядами в умовах акустооптичної дифракції Брегга. Експериментально виявлено оптичну активність, індуковану неоднорідними механічними напруженнями скручування — торсійно-гіраційний ефект. Виявлено, що прикладання механічного кручення, згину та елек¬трич¬ного поля з конічним розподілом, формують ТД орієнтації гіраційного тензора з півцілою силою.^UThe dissertation is devoted to finding out of mechanisms and basic regularities of appearance, behavior and interaction of topological defects of optical characteristics of heterogeneously perturbed glass and crystalline media.The topological defects of optical indicatrix orientation, which are caused by inhomogeneous residual mechanical stresses in samples of glasses Li2B4O7, СаВ4О7 and LiB3O, are investigated experimentally. The criteria for the occurrence of topological defects of optical indicatrix orientation are formulated, such defects are experimentally detected in glasses with inhomogeneous residual mechanical stresses and it is shown that annealing of the samples leads to the disappearance of these defects. Criteria based on the properties of topological defect of optical indicatrix orientation, on the basis of which it is possible to distinguish 2D and 3D distributions of optical anisotropy parameters, are formulated and experimentally confirmed. These criteria can be used in the tomography of the tensor field of mechanical stresses. The technique of determination of sign of strength of topological defect of optical indicatrix orientation is developed and tested. It is shown that helical dislocations of the crystalline structure in crystals belonging to trigonal and cubic symmetry groups lead to topological defects of optical indicatrix orientation with strength ½ and helical dislocations of the light wave front. The edge structural dislocations in cubic and trigonal crystals, leading to topological defects of optical indicatrix orientation with strength 1, causing axially asymmetric polarization singularities in light beams propagating along these axes. The results of the analysis of topological defects of optical indicatrix orientation and the optical vortices generated by them in crystals containing structural dislocations can be used to detect and identify different types of structural dislocations that occur in crystals.It is shown that double charged optical vortices can be generated using the Kerr electro-optical effect and applied to single crystals and isotropic media conical electric field. It has been established that crystals, textures, and isotropic materials, suitable for the creation of double charge optical vortices, must belong to the symmetry groups 622, 6mm, 6/mmm, 6, 6/m, ∞/m, ∞, ∞2, ∞mm, ∞/mmm, ∞/∞/mmm, and ∞/2. The topological defects of optical indicatrix orientation behavior under the coexistence of electro-optical Pockels and Kerr nonlinearities in crystals of cubic, hexagonal, trigonal and tetragonal systems under the action of an electric field of a conical shape is investigated. Topological reactions of birth, addition, division, and annihilation of topological defects of optical indicatrix orientation at different values of electric field are found. It is revealed that when the divergent optical beam propagates along the third order symmetry axis and when a homogeneous electric field EX applied to LiNbO3 crystals, there is a topological reaction of division 1=½+½ of central topological defect of optical indicatrix orientation with a single strength by two defects whose strengths are equal to ½.It is proposed a method for analyzing the efficiency of spin-to-orbit conversion of the angular momentum of light, which is based on the obtained ratios for the figure of merit for the electro-optical Pockels effect, bending and twisting crystals, allows to choose the most efficient materials for optical vortex generation. It is shown that among the known crystals, the highest figure of merit when using the twisting method have crystals LiNbO3, β-BaB2O4, α-BaB2O4, hexamethylenetetramine and KAl (SO4)2×12H2O, when using the bending method – ZnSe crystals, FK3 glass, and lexane, and when conically shaped field is applied – the Ві12ТіО20 crystal. A controlled gradient axicon based on crystal twisting is proposed.The optical activity induced by inhomogeneous mechanical torsional stresses – torsion-gyration effect is experimentally detected. It is shown that optical activity arises under the action of twisting even in initially centrosymmetric crystals. The value of coefficient describing the torsion-gyration effect in the K8 optical glass is obtained experimentally and the torsion-gyration tensor component is determined (β152 = 3,96 ± 0,82)×10 – 17 m3/N). It is shown that the induced optical activity does not depend on the coordinates in the plane perpendicular to the axis of application of the torque and the direction of light transmission. It is obtained fifth-order axial tensors with intrinsic symmetry ε[V2]2V, which describe the effect of gradient piezogyration for all point symmetry groups of crystals and Curie symmetry boundary groups. It is found that the applications of mechanical torsion and bending and electric field with conical distribution, form topological defects of the orientation of the gyration tensor with half-integer strength.

Здійснено систематичне дослідження основних властивостей оптичних пучків з фазовими сингулярностями, або дислокаціями хвильових фронтів. Висвітлено принципи сингулярної оптики та властивості оптичних вихорів, що утворюються навколо дислокацій хвильового фронту. Пояснено причину виникнення орбітального кутового моменту (ОКМ) у пучка з оптичним вихором. Розглянуто крайові дислокації хвильового фронту на моделі інтерференції двох двовимірних або звичайних гауссових пучків. Показано сценарії колапсу системи з двох поперечних оптичних вихорів та двох ліній фазових сідел, а також розгортання крайової дислокації за умов зіткнення з лінією фазового сідла. На базі голографічного принципу розроблено методику генерації лабораторних пучків з дислокаціями хвильового фронту у вигляді осьових і позаосьових оптичних вихорів, зокрема у вигляді суперпозиції двох мод Лягерра - Гаусса. Введено термін "комбінованих" пучків як суперпозиції або декількох мод Лягерра - Гаусса. Розглянуто траєкторії оптичних вихорів у комбінованих пучках. Доведено можливість виходу траєкторії вихору за межі пучка та порушення закону збереження сумарного топологічного заряду. Для комбінованих пучків виконано аналіз розподілу ОКМ у перерізі пучка та одержано аналітичний вираз, що описує інтерференцію ОКМ пучків. За допомогою лабораторних пучків уперше в оптичному експерименті досліджено анігіляцію оптичних вихорів з протилежними знаками топологічних зарядів й обертання пари вихорів з топологічними зарядами одного знаку навколо оптичної осі пучка. Показано вплив слабкого когерентного фону на оптичні вихори вищих топологічних зарядів. Реалізовано схему просторового розділення компонент оптичного пучка з різними значеннями орбітального кутового моменту. Експериментально досліджено генерацію фазових дислокацій шляхом утворення світлоіндукованої лінзи у нелінійно-оптичному середовищі. Уперше показано подвоєння топологічного заряду оптичного вихору за умов генерації другої оптичної гармоніки. В оптичному діапазоні виконано безпосередній експеримент щодо спостереження ротаційного ефекту Допплера для пучків з орбітальним кутовим моментом, за зсуву частоти порядку 1 Гц. Реалізовано однопучковий інтерферометр для вимірювання фазового зсуву між компонентами з нульовим та ненульовим ОКМ у разі обертання комбінованого пучка. Одержано спектральне розділення ОКМ-компонент за умов обертання пучка. Досліджено загальний випадок обертання позаосьового параксіального оптичного пучка, що обертаються навколо референтної осі.

  Скачати повний текст