Стартовая Предметный указатель Новости науки и техники
Новости науки и техники
Предсказание землетрясений
С помощью сейсмографов регистрируются не только земные колебания при землетрясениях и извержениях вулканов, но и при атомных взрывах. Чтобы искусственно создать сейсмографические волны для возможного нахождения нефти в залежах пород, на определенных глубинах производятся взрывы. Далее...

мэнли - роу соотношения

МЭНЛИ - РОУ СООТНОШЕНИЯ - энергетич. соотношения, характеризующие взаимодействие колебаний или волн в нелинейных системах с сосредоточенными или распределёнными параметрами. Эти соотношения в совокупности с законами сохранения энергии и импульса определяют характер нелинейного взаимодействия волн (колебаний) и позволяют рассчитать макс. эффективность преобразователя частоты на реактивной нелинейности.

M.- P. с. впервые были введены в 1956 Дж. Мэнли и Г. Э. Роу (J. M. Manley, H. E. Rowe) для колебаний в нелинейной реактивной системе с сосредоточенными параметрами, а впоследствии обобщены на волны в нелинейных средах. Их общий вид

3045-30.jpg

где wH и wс - частоты исходных колебаний (волн т, n - целые числа, Pm,п- изменение мощности на ком-бинац. частоте (mwн + nwс).

Соотношения (1), (2) справедливы для системы с произвольной реактивной нелинейностью. Они наглядно трактуются на квантовом языке. Знаменатели в (1), (2), умноженные на постоянную Планка 3045-31.jpg, дают энергию кванта на соответствующей частоте, так что |Pm,n|/3045-32.jpg(mwн + пwс)= Nm,n есть число квантов комби-нац. частоты. При этом величина mNm,n представляет собой число квантов частоты wH, затраченных (Рт,п>0)или образованных (Pm,n < 0) при возбуждении комби-нац. частоты. Поэтому соотношение (1) есть закон сохранения числа квантов. В соответствии с природой взаимодействующих волн M.- P. с. означают сохранение числа фотонов, фононов, плазмонов, магнонов или др. взаимодействующих квазичастиц.

Рассмотрим применение M.- P. с. для наиб. часто встречающегося трёхчастотного взаимодействия (см. Взаимодействие световых волн. Взаимодействие волн в плазме, Параметрическая генерация и усиление электромагнитных колебаний, Параметрический генератор света. Параметрическое рассеяние). Если, напр., выполняется соотношение wн - wс = wp (wp - разностная частота), то в соответствии с (1), (2)

3045-33.jpg

Отсюда следуют важные выводы. В случае генерации суммарной частоты wH (P1,0 < 0) мощности на частотах wс и wp уменьшаются, а усиливается волна суммарной частоты; кванты с частотой wс и wp, сливаясь, образуют квант частоты wн. Однако при возбуждении разностной частоты wр мощность частоты накачки wн (P1,0 > 0), согласно (3), переходит к частотам wp и wс (P0,1, P1,-1 < 0): квант накачки распадается на кванты частот wс и wp. При этом макс. коэф. преобразования по мощности в возбуждаемую частоту wp

3045-34.jpg

а макс. коэф. усиления на частоте wс

3045-35.jpg

где Рн0 и Рс0 - первонач. мощности на соответствующих частотах. T. о., анализ M.- P. с. для конкретных ситуаций позволяет определить макс. эффективность нелинейного процесса.

Лит.: Manlеу J. M., Rоwe H. E., Some general properties of nonlinear elements, pt 1 - General energy relations, "Proc. IRE", 1956, v. 44, № 7, p. 904; Ландау Л. Д., Лиф-шиц E. M., Электродинамика сплошных сред, 2 изд., M., 1982; Aхманов С. A., Xохлов P. В., Проблемы нелинейной оптики, M., 1964; Основы теории колебаний, 2 изд., M., 1988.

А. С. Чиркин.

MЮ-АТОМНЫЕ ПРОЦЕССЫ - совокупность реакций, происходящих при образовании и столкновениях мюонных атомов с ядрами атомов вещества. Скорости образования m-атомов весьма велики, ~ 1012Zjc-1, где f = NIN0 - относит. плотность вещества, Z - заряд ядер (в единицах заряда протона) его атомов, N0 = 4,25.1022 см-3 - плотность жидкого водорода. Мюонные атомы образуются в реакциях

3045-36.jpg

(А - атом) при энергиях мюонов 10-50 эВ и затем за времена 10-12-10-14с переходят в осн. состояние с испусканием g-квантов и оже-электронов.

Наиб. изучены m-атомные процессы с участием мюонных атомов изотопов водорода: pm, dm и tm. Согласно расчётам, они образуются в состояниях с гл. квантовым числом n 3045-37.jpg14 с вероятностью ~n-3. При их столкновениях с ядрами др. изотопов возможны след. процессы: перезарядка из возбуждённых состояний п, напр. (dm)n + t 3045-38.jpg (tm)n + d, и оже-девозбуждение на уровни п' < n:

3045-39.jpg

Существ. роль в процессах девозбуждения такого типа, а также в процессах перезарядки играет штарковское смешивание состояний с разл. орбитальными моментами l. принадлежащих вырожденному мультиплету (nl)с фиксиров. значением п:

3045-40.jpg

Особый интерес представляет процесс штарковского смешивания 2s - 2p состояний m-атомов водорода pm и гелия (mHe)+, в к-рых эффекты поляризации вакуума снимают вырождение их 2s- и 2р-состояний (см. Мюон-ный атом). Штарковское перемешивание 2s- и 2р-состояний приводит, в частности, к быстрой гибели 2s-состояний за счёт быстрых (скорость ~ 1012 3045-41.jpg Z4 с-1) радиац. переходов 2р3045-42.jpg 1s. Существ. роль при этом играют процессы образования кластеров типа

3045-43.jpg

Совокупность перечисленных процессов приводит к тому, что все m-атомы водорода и гелия за время жизни мюона успевают перейти в основное 1s-состояние. В этом состоянии возможны упругое рассеяние типа

3045-44.jpg

перезарядка

3045-45.jpg

и др. процессы. Абс. величина этих сечений при малых энергиях столкновения, 3045-46.jpg <= 1 эВ, составляет 10-20 - 10-19 см2, а их зависимость от энергии довольно разнообразна. Напр., в сечении реакции упругого рассеяния dm + p 3045-47.jpg dm + p имеет место Рамзауэра эффект при 3045-48.jpg 1,6 эВ, а при 3045-49.jpg 50 эВ - сильный резонанс. Сечение реакции tm + t 3045-50.jpg tm + t аномально мало в пределе 3045-51.jpg 0, а в сечениях реакций dm + d и tm + t имеются пороговые особенности. Взаимодействие спинов мюона и ядер приводит к расщеплению энергии осн. состояния m-атомов на орто-состояния (спины ядра и мюона параллельны) и пара-состояния (спины антипараллельны), энергии к-рых различны: расщеплены на величины 3045-52.jpg = 0,182 эВ, 3045-53.jpg = 0,049 эВ, 3045-54.jpg = 0,241 эВ. Во всех случаях величина расщепления превышает кинетич. энергию m-атомов при нормальной темп-ре (3045-55.jpg 0,04 эВ),что приводит к необратимым переходам мюонных атомов из орто- в пара-состояние при столкновениях типа

3045-56.jpg

В частности, этот процесс в 4 раза увеличивает наблюдаемую скорость m-захвата m- + p 3045-57.jpg n - vm в газообразном водороде по сравнению с теоретически предсказываемой без учёта m-атомных процессов при столкновениях.

В жидком водороде в реакции pm + H23045-58.jpg[(ppm)pe]++ + е успевает образоваться мюонная молекула ppm, к-рая становится ядром m-молекулярного комплекса [(ppm)pe]+. Процесс m-захвата происходит при этом из орто-состояния мюонной молекулы ppm, и его скорость втрое превышает скорость m-захвата для случая статистической смеси орто- и пара-состояний мюонных атомов pm.

При столкновениях др. мюонных атомов изотопов водорода с молекулами водорода образуются соответствующие мюонные молекулы, т. е. молекулярные ионы, состоящие из двух ядер и m-, к-рые становятся "тяжёлым ядром" m-молекулярного комплекса. При нерезонансном образовании мюонных молекул их энергия связи передаётся электрону конверсии, напр.:

3045-59.jpg

При резонансном образовании мюонных молекул ddm и dtm энергия их образования передаётся на возбуждение вращательно-колебат. состояний (vK) образующегося m-молекулярного комплекса:

3045-60.jpg

Эти реакции являются ключевыми в последовательности реакций мюонного катализа.

Лит.: Зельдович Я. Б., Герштейн С. С., Ядерные реакции в холодном водороде, "УФН", 1960, т. 71, с. 581; Gerstein S. S., Pоnоmаrеv L. I., Mesomolecular processes induced by m- and p- mesons, в кн.: Muon physics, v. 3, N. Y., 1975. Л. И. Пономарёв.

  Предметный указатель