Vol 193, No 2 (2023)

Cover Page

Full Issue

Reviews of topical problems

General relativity effects in precision spin experimental tests of fundamental symmetries

Vergeles S.N., Nikolaev N.N., Obukhov Y.N., Silenko A.Y., Teryaev O.V.

Abstract

A search for the $P$- and $CP(T)$-violating electric dipole moments (EDM) of atoms, particles, and nuclei with sensitivity up to $10^{-15}$ in units of the magnetic dipole moments, allowed by all discrete symmetries, is one of the topical problems of modern physics. According to Sakharov, $CP$ violation is one of the three key criteria of the baryogenesis in the generally accepted paradigm of the Big Bang cosmology. All three criteria are supported by the Standard Model, but it fails to describe quantitatively the observed baryon asymmetry of the Universe. This is regarded as a strong argument in favor of the existence of $CP$-symmetry breaking mechanisms beyond the minimal Standard Model, which can lead to measurable EDMs of atoms, particles, and nuclei. Searches for the EDM via the spin rotation in electric fields are currently underway in dozens of laboratories worldwide. Direct searches for the EDM of charged particles and nuclei are possible only in storage rings (COSY, NICA). After successful studies by the JEDI collaboration at the COSY synchrotron, at the forefront in the field is the search for the proton EDM in an electrostatic storage ring with the proton spin frozen at the magic energy with the projected sensitivity $d_p\sim 10^{-29} e$ cm. A prototype PTR storage ring is proposed as a precursor to such a dedicated storage ring, with the prospect of the frozen proton spin ring becoming a part of the physics at CERN beyond the Large Hadron Collider program. Following a brief introduction to $CP$-violation physics and baryogenesis, the review presents a detailed discussion of significant contributions to the spin dynamics from terrestrial gravity along with new effects of Earth's rotation in ultrasensitive searches for the EDM of charged particles and neutrons. Quite remarkably, for the projected sensitivity to the proton EDM, these false EDM effects can exceed the signal of the proton EDM by one to two orders of magnitude and become comparable to the EDM contribution in experiments with ultracold neutrons. We also discuss the role of a precessing spin as a detector of axion-like dark matter, and consider applications of quantum gravitational anomalies to dense matter hydrodynamics and spin phenomena in noncentral nuclear collisions.
Uspehi fizičeskih nauk. 2023;193(2):113-154
pages 113-154 views

Rogue waves in the sea: observations, physics, and mathematics

Slunyaev A.V., Pelinovsky D.E., Pelinovsky E.N.

Abstract

Rogue waves are anomalously high waves that may suddenly form on the sea surface. At the dawn of the 21st century, they attracted the interest of researchers, from oceanographers to mathematicians. The review discusses the results of their research: physical mechanisms leading to the generation of anomalously high waves and respective mathematical models, observational data, results of direct numerical simulations and laboratory experiments, and new approaches to modeling and forecasting extreme sea waves.
Uspehi fizičeskih nauk. 2023;193(2):155-181
pages 155-181 views

Physics of our days

Spectroscopy of the interaction of a low-energy electron beam with organic luminescent molecules

Kukhta A.V., Kazakov S.M.

Abstract

We present a brief review of the results of spectroscopic studies of the interaction of a beam of low-energy monokinetic tunable-energy electrons with organic luminescent molecules. Data are presented on elastic scattering, the excitation of vibrational and electronic transitions, luminescence properties, and the formation of positive and negative ions for a number of molecules. It is shown that the passage of electrons through the gaseous and thin-film phases of organic samples is close in nature. For all processes, except the excitation of triplet transitions and the formation of negative ions, the dipole interaction prevails, even in the near-threshold region. The results of the conducted research will be useful for understanding the conversion of electron energy by organic molecules in electronics, where the direct study of elementary processes is very difficult, as well as in biology and plasma chemistry.
Uspehi fizičeskih nauk. 2023;193(2):182-191
pages 182-191 views

Instruments and methods of investigation

Diffusive methods of isotope separation in plasma

Dolgolenko D.A., Potanin E.P.

Abstract

Studies of the separation of stable isotopes in plasma are reviewed with a focus on diffusive separation methods. The efficiency of enrichment processes is analyzed using a unified approach to the calculation of diffusive separation processes in a weakly ionized plasma. Various separation mechanisms are discussed, including centrifugal techniques, diffusive friction, thermal diffusion, and isotope cataphoresis. Results of calculations and experiments are compared. Various plasma separation devices are reviewed, and the values of specific energy consumption in different methods are compared. A conclusion is made that plasma separation methods, despite relatively high energy consumption, can be competitive in the case of elements that do not have volatile compounds under normal conditions, for which state-of-the-art centrifugal cascades cannot be used.
Uspehi fizičeskih nauk. 2023;193(2):192-205
pages 192-205 views

NICA Booster: a new-generation superconducting synchrotron

Butenko A.V., Brovko O.I., Galimov A.R., Gorbachev E.V., Kostromin S.A., Karpinsky V.N., Meshkov I.N., Monchinskiy V.A., Sidorin A.O., Syresin E.M., Trubnikov G.V., Tuzikov A.V., Philippov A.V., Khodzhibagiyan G.G.

Abstract

In November–December 2020 and in September 2021, the first two beam runs of the Booster Synchrotron—a new cyclic accelerator of the NICA (Nuclotron-based Ion Collider fAcility) complex—were performed at the Laboratory for High Energy Physics, Joint Institute for Nuclear Research. New technologies (previously not used in Russia) were developed for the Booster's construction based on new physical and technological solutions. We describe these technologies and solutions and also the methods used in constructing and testing the accelerator systems. We present the results of the first two runs.
Uspehi fizičeskih nauk. 2023;193(2):206-225
pages 206-225 views

Physics news on the Internet (based on electronic preprints)

Eroshenko Y.N.
Uspehi fizičeskih nauk. 2023;193(2):226-226
pages 226-226 views

Personalia

In memory of Lev Petrovich Pitaevskii

Andreev A.F., Gershtein S.S., Gurevich A.V., Dmitriev V.V., Kreines N.M., Liberman M.A., Meierovich B.E., Pokrovskii V.L., Ritus V.I., Ryutova M.P., Starobinskii A.A., Feigel'man M.V., Fomin I.A., Chaplik A.V.
Uspehi fizičeskih nauk. 2023;193(2):227-228
pages 227-228 views

In memory of Yurii Mikhailovich Romanovsky

Aksent'eva M.S., Guria G.T., Ivanitskii G.R., Makarov V.A., Polezhaev A.A., Priezzhev A.V., Riznichenko G.Y., Ritus V.I., Romanovsky M.Y., Rudenko O.V., Sysoev N.N., Tuchin V.V.
Uspehi fizičeskih nauk. 2023;193(2):229-230
pages 229-230 views

In memory of Valery Anatol'evich Rubakov

Gavrin V.N., Gorbunov D.S., Domogatskii G.V., Kravchuk L.V., Libanov M.V., Matveev V.A., Rudenko O.V., Sergeev A.M., Starobinskii A.A., Tkachev I.I., Troitsky S.V., Shcherbakov I.A.
Uspehi fizičeskih nauk. 2023;193(2):231-232
pages 231-232 views

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».