Факультет комп’ютерних наук

Постійне посилання на розділhttps://ekhnuir.karazin.ua/handle/123456789/47

Переглянути

Зараз показуємо 1 - 20 з 61

Abnormal waves in wave field with modulation instability
(2014) Belkin, E.V.; Kirichok, A.V.; Kuklin, V.M.; Pryimak, A.V.; Белкин, Е.В.; Киричок, А.В.; Куклин, В.М.; Приймак, А.В.; Бєлкін, Є.В.; Кірічок, О.В.; Куклін, В.М.; Приймак, О.В.
The paper discusses the processes of modulation instability of large-amplitude waves. The behavior of wave field envelope intensity is described for the model, which is described by Lighthill equation, taking into account the absorption and external source. Another presented model describes the appearance of abnormal amplitude waves on ocean surface in conditions of existence of finite amplitude disturbances. It is discussed the results of simplified description based on a modified S-theory, which takes into account the interaction of spectrum modes; the wave vectors of modes are arranged symmetrically with respect to the wave vector of main wave of finite amplitude. The feature of modified S-theory is the ability to clearly distinguish the mechanisms of modulation instability and explain the nature of appearance of abnormal amplitude waves with short lifetime. It is also presented the results of calculations without the use of simplifications, that allow verify the approach based on S-theory. It has been shown that many of the characteristics of both descriptions are close enough for at least at initial stage of nonlinear instability regime. Achievable maximum amplitudes of modulation and individual waves are similar, as well as characteristic times of their appearance and their lifetimes. It is noted that the envelope of wave field at beginning of nonlinear regime of instability in the Lighthill model is almost three times exceed the average amplitude of waves. It is shown that frequency of appearance of abnormal waves in statistics (by the ensemble and time) is almost identical in both models of ocean excitement. At initial stage of nonlinear regime of instability it may cause the waves and bursts of envelope with very large amplitude significantly often than it would be expected from statistically justified estimates. У роботі розглянуті процеси розвитку модуляційної нестійкості хвиль великої амплітуди. Обговорюється поведінка обвідної інтенсивного хвильового поля для моделі, яка описується рівнянням Лайтхілла з урахуванням поглинання і зовнішнього джерела. Представлена також подібна модель, яка описує появу хвиль аномальної амплітуди на поверхні океану в умовах існування хвилювання кінцевої амплітуди. Обговорюються результати спрощеного опису на основі модифікованої S-теорії, яка враховує взаємодію мод спектра, хвильові вектора яких симетрично розташовуються відносно хвильового вектора основної хвилі кінцевої амплітуди. Особливістю модифікованої S-теорії є можливість явно виділити механізми модуляційної нестійкості і пояснити природу виникнення хвиль аномальної амплітуди з малим часом життя. Представлені також результати розрахунків без використаних спрощень, що дозволило провести верифікацію наближення, заснованого на S-теорії. Показано, що багато характеристик обох описів виявляються досить близькі, принаймні, на початковій стадії нелінійного режиму нестійкості. Подібними виявляються також максимальні амплітуди модуляції і окремих хвиль, що досягаються, а також характерний час їх появи і час їхнього життя. Відзначається, що обвідна хвильового поля на початку нелінійного режиму нестійкості в моделі Лайтхілла майже в три рази перевершує середню амплітуду хвиль. Показано, що частоти появи аномальних хвиль в статистиці по ансамблю і за часом в обох моделях опису океанського хвилювання практично не відрізняються. На початковій стадії нелінійного режиму нестійкості можлива поява хвиль і сплесків обвідної з вельми великою амплітудою значно частіше, ніж це випливає з статистично обґрунтованих оцінок. В работе рассмотрены процессы развития модуляционной неустойчивости волн большой амплитуды. Обсуждается поведение огибающей интенсивного волнового поля для модели, которая описывается уравнением Лайтхилла с учетом поглощения и внешнего источника. Представлена также подобная модель, которая описывает появление волн аномальной амплитуды на поверхности океана в условиях существования волнения конечной амплитуды. Обсуждаются результаты упрощенного описания на основе модифицированной S-теории, которая учитывает взаимодействие мод спектра, волновые вектора которых симметрично располагаются относительно волнового вектора основной волны конечной амплитуды. Особенностью модифицированной S-теории является возможность явно выделить механизмы модуляционной неустойчивости и пояснить природу возникновения волн аномальной амплитуды с малым временем жизни. Представлены также результаты расчетов без использованных упрощений, что позволило провести верификацию приближения, основанного на S-теории. Показано, что многие характеристики обоих описаний оказываются достаточно близки, по крайней мере, на начальной стадии нелинейного режима неустойчивости. Подобными оказываются также достигаемые максимальные амплитуды как модуляции, так и отдельных волн, а также характерные времена их появления и времена их 5 Abnormal waves in wave field with modulation instability EEJP Vol.1 No.2 2014 жизни. Отмечается, что огибающая волнового поля в начале нелинейного режима неустойчивости в модели Лайтхилла почти в три раза превосходит среднюю амплитуду волн. Показано, что частоты появления аномальных волн в статистике по ансамблю и по времени в обеих моделях описания океанского волнения практически не отличаются. На начальной стадии нелинейного режима неустойчивости возможно появление волн и всплесков огибающей с весьма большой амплитудой значительно чаще, чем это следует из статистически обоснованных оценок.
Arguments in Favour of Economic Liberalization
(2020) Bakirov, V.S.; Kostenko, E.; Kuklin, V.M.
The article illustrates the results of the economic development of the first fifteen years of the XXI century under the conditions of unprecedented economic freedom, globalization and the appearance of new informational sectors up to and including the first attempts at revising liberalism. The analysis of statistical data demonstrates an obvious increase in the percentage of well-off people in many countries as well as the increased economic capabilities of small, medium and large businesses, whose assets are distributed among an ever-increasing number of owners. This provides the impetus to review our collective approach to liberalization and globalization, as well as to view its unexpected strong sides that make human progress possible.
Development of the structural interacting technologies scheme for training of neural networks
("Nakhchivan" University, Azerbaijan, 2021) Ruzudzhenk, Sabina
An artificial neural network (NN) is a device of parallel computing, which consists of many interacting processors. Such processors are usually very simple, unlike those used in computers. Each of them works only with signals that it receives and sends at certain intervals. However, when combining such locally simple elements into a sufficiently large network with controlled interaction, it is possible to solve a wide range of quite complex problems. The most important property of NN is the ability to learn based on the processing of environmental data and as a result of learning to increase the level of system performance. Productivity increases over time, according to certain rules. NN training takes place through an interactive process of adjusting synaptic weights and thresholds. At best, NN acquires new knowledge about the environment at each iteration of the learning process. Natural language processing (NLP) is the application of computational methods to model and extract information from human language. With the rise of social media, conversational agents, and personal assistants, computational linguistics is increasingly relevant in creating practical solutions to modeling and understanding human language. In the course of this work, a study of technologies used to teach neural networks without a teacher (unsupervised learning), features and methods of teaching neural networks to solve NLP (Natural Language Processing). Features of natural language processing (NLP) for learning neural networks, methods of morphological, lexical, syntactic, semantic, discourse analysis, methods of classification and clustering of text data, the process of vocabulary formation were considered. Technologies of vector representation of the text, the process of predicate formation (Claim) and its negation (Claim Negation), as well as the process of synthesis of new predicates (Claim Synthesis) are described.
Dissipative instabilities and superradiation regimes (classic models)
(2021) Kuklin, V.M.; Poklonskiy, E.V.; Куклін, Володимир Михайлович; Поклонський, Євген Васильович
The generation of an electromagnetic field by oscillators in an open resonator is discussed in a one-dimensional approximation. In this case, the development of the so-called dissipative instability  the dissipative generation regime. Such an instability with the generation of electromagnetic oscillations arises when the decrement of oscillations in an open resonator in the absence of oscillators turns out to be greater than the increment of the resulting instability of the system of oscillators placed in this resonator. It is assumed that the oscillators do not interact with each other, and only the resonator field affects their behavior. If the resonator field is absent or small, the superradiance regime is possible, when the radiation of each oscillator is essential and the field in the system is the sum of all the eigenfields of the oscillators. In the dissipative regime of instability generation, the system of oscillators is synchronized by the induced resonator field. The synchronization of the oscillators in the superradiance mode owes its existence to the integral field of the entire system of oscillators. With a weak nonlinearity of the oscillators, a small initiating external field is required to excite the generation regime. It is noteworthy that the maximum value of the superradiance field is approximately two times less than the maximum field that the same particles could generate if they were at the same point. In all cases, for a given open resonator, the superradiance field turned out to be somewhat larger than the resonator field. Nevertheless, for the same resonator, the increments and attainable field amplitudes in both cases are of the same order of magnitude.
Economic and social development of the world during the first decades of the 21st century
(Generis Publishing, 2022) Bakirov, Vil Savbanovich; Kuklin, Volodymyr Michailovich; Sirenka, Anna Valierievna
This book discusses the impact of a developed economy and democracy on the social life of the peoples of the world during the liberal reforms of the first decades in the context of the liberalization of economic and social life in the 21st century. It is shown that it was the liberalization of economic life that gave a significant impetus to the development of civilization, especially with the positive impact of informatization and globalization on business relations. It is noted that it was the concentration of capital and the growth in the number of owners of production assets that contributed to the economic success of many countries.
On new representations of well-known physical phenomena
(Харків: Харківський національний університет імені В.Н. Каразіна, 2012) Kuklin, V.M.; Куклин, В.М.; Куклін, В.М.
New theoretical description of well-known physical phenomena are announced. 1. The description of wave interaction in plasma in terms of spontaneous and stimulated processes is discussed. Such a description is not only attractive from the methodological point of view, but also offers new possibilities for the understanding of physical processes related to the interaction of radiation with matter. Moreover, there exists an intimate relationship between spontaneous and stimulated processes that can simplify the calculation of nonlinear terms for systems with multi-wave interactions. 2. It is shown by the example of two-level system that generation of coherent radiation is realized in excess of the threshold, determined by the equality of the squared population inversion to the half of the total number of all possible states. 3. The spectrum of waves emitted by oscillator, trapped in an external potential well is analyzed. It is assumed that the eigenfrequency of the oscillator is much greater than the frequency of oscillations in the potential well. The effect of the recoil on the absorption and emission of the oscillator is discussed. Since the energy of the slow oscillations in well is equal to the recoil energy, the intensity of the absorption and emission lines at the eigenfrequency exceeds the intensity of other spectral lines. 4. The formation of gravity surface waves with abnormally high amplitude, that occurs only in initial stage of nonlinear regime of modulation instability in the ocean, is considered. 5. The intensive long-wave Langmuir oscillation in plasma has been generated by a high-current charged-particle beam and a maser radiation is unstable. It being known the field energy density often exceeds the thermal energy density of plasma. In this case the modulation instability of intensive oscillation results one plasma density cavity over a wavelength of the intensive oscillation. It is shown, that kinetic limitation mechanism of cavity deepening is the local capture of ions. It should be noted, the potential of cavity is quite low for capture of great part of electrons with considerable kinetic energy. Анонсовано нові описи відомих фізичних явищ. 1. Обговорюється опис хвилевих взаємодій в плазмі у термінах спонтанних та вимушених процесів. Такий опис привертає увагу не тільки з методологічної точки зору, а також відкриває нові можливості для розуміння фізичних процесів, що відносяться до взаємодії випромінювання з речовиною. Крім того існує значний зв'язок між спонтанними та вимушеними процесами, що дозволяє спростити обчислення нелінійних доданків в виразах для багатохвильових процесів. 2. На прикладі дворівневої системи показано, що виникнення когерентного випромінювання можливо при перевищенні порогу, що визначається рівністю квадрата інверсії половині повного числа станів системи. 3. Проаналізовано спектр хвиль, що генерує осцилятор, який захвачено в зовнішню потенційну яму. Власна частота осцилятора набагато більша частоти його коливань в потенційної ямі. Враховано ефект віддачі осцилятора при випромінюванні та поглинанні. В тому випадку, коли енергія віддачі дорівнює енергії повільних коливань осцилятора в потенційної ямі, інтенсивність ліній випромінювання та поглинання на його власної частоті значно перевищує інтенсивність інших ліній спектру. 4. Показано, що формування гравітаційних поверхневих хвиль аномально великої амплітуди в океані можна побачити тільки на начальної стадії нелінійного режиму модуляційної нестійкості хвиль в океані. 5. Інтенсивні довгохвилеві ленгмюрівські коливання, що генеруються пучками заряджених часток та мазерним випромінюванням, виявляються модуляційне нестійкими. Досить часто густина енергії поля значно перевищує густину теплої енергії плазми. В цьому випадку результатом модуляційної нестійкості є виникнення однієї каверни густини плазми на масштабі довжини інтенсивної хвилі. Показано, що кінетичним механізмом обмеження процесу поглиблення каверни є локальний захват іонів. Відмічається, що потенціал каверни замалий для захвату значної частини електронів, які мають значну кінетичну енергію. Анонсированы новые описания известных физических явлений. 1. Обсуждается описание волновых взаимодействий в плазме в терминах спонтанных и индуцированных процессов. Такое описание привлекательно не только с методологической точки зрения, но и открывает новые возможности для понимания физических процессов, относящихся к взаимодействию излучения с веществом. Кроме того, существует глубокая связь между спонтанными и индуцированными процессами, которая позволяет упростить вычисления нелинейных слагаемых в выражениях для многоволновых взаимодействий. 2. На примере двухуровневой системы показано, что возникновение когерентного излучения возможно при превышении порога, определяемого равенством квадрата инверсии населенностей половине полного числа состояний системы. 3. Изучен спектр волн, генерируемых осциллятором, захваченным во внешнюю потенциальную яму. Собственная частота осциллятора при этом много больше частоты его колебаний в потенциальной яме. Учитывается эффект отдачи осциллятора при излучении и поглощении. В том случае, если энергия отдачи равна энергии медленных колебаний осциллятора в потенциальной яме, интенсивность линий излучения и поглощения на его собственной частоте превышает интенсивности других спектральных линий. 4. Показано, что формирование гравитационных поверхностных волн аномально большой амплитуды, происходит только на начальной стадии нелинейного режима модуляционной неустойчивости океанского волнения. 5.Генерируемые пучками заряженных частиц или мазерным излучением интенсивные длинноволновые ленмюровские колебания плазмы оказываются модуляционно неустойчивы. Причем часто плотность энергии поля достигает и порой превосходит плотность тепловой энергии плазмы. В этом случае результатом модуляционной неустойчивости является возникновение каверны плотности плазмы на масштабах длины интенсивной волны. Показано, что кинетическим механизмом стабилизации дальнейшего углубления каверны плотности является локальный захват ионов. Отмечено, что потенциал каверны оказывается недостаточным для захвата большей части электронов, обладающих значительной кинетической энергией.
On the emission spectrum of oscillator trapped in a potential well
(ВАНТ, 2013) Kirichok, A.V.; Kuklin, V.M.; Zagorodny, A.G.; Киричок, А.В.; Куклин, В.М.; Загородний, А.Г.; Киричок, О.В.; Куклін, В.М.; Загородній, О.Г.
We study the spectrum of electromagnetic waves emitted by oscillator, trapped in an external potential well. It is assumed that the natural frequency of the oscillator is much greater than the frequency of oscillations in the potential well. We consider the quantum model of emission with taking into account the recoil effect. The highest intensity of the absorption and emission lines is observed on the eigenfrequency of the oscillator when the recoil energy is equal to energy of the quantum of low-frequency oscillations in the potential well.
On the nature of periodically pulsating radiation sources
(2016) Kirichok, A.V.; Kuklin, V.M.; Zagorodny, A.G.
On the nature of the Mossbauer effect
(2017) Kirichok, A.V.; Kuklin, V.M.; Zagorodny, A.G.
On the periodic change of the luminosity of the cosmic sources with an active medium
(2020) Kostenko, V.V.; Kuklin, V.M.; Poklonskiy, E.V.; Костенко, В.В.; Куклін, В.М.; Поклонський, Є.В.
The presence of an internal layer with an active medium in a hot radiation source is considered, which can be described by a quantum two-level system located near equilibrium. The population of the upper and lower levels is approximately equal. It is shown that during convection from deeper hot layers, which supports the inversion of the populations of the active system, generation of induced radiation pulses is possible, the intensity of which is comparable to or greater than the intensity of the background spontaneous radiation of the source. With a sufficient thickness of the surface layers due to the effects of radiation scattering in them, the emission spectrum of a completely black body may well form there. Pulse generation near a previously detected new threshold of induced radiation can lead to a periodic change in the radiation intensity of the source as a whole. This threshold is determined by the equality of the squared population inversion to the total number of states. The generation of pulses of induced radiation is considered both in Einstein's representation, on the basis of balanced equations, and using a semiclassical description for small values of population inversion and for low levels of electric field intensity, when the Rabi frequency is less than the line width. The description of the induced radiation process is reduced to a one-parameter system of equations. Periodic solutions are represented by closed trajectories on the phase plane (relative density of quanta, relative density of population inversion). A similar layer with an active medium, which can be described by a quantum two-level system located near equilibrium, can exist in stars and is most likely localized in the photosphere. If there is significant convection in the star’s atmosphere, conditions can be realized for generating pulses of induced radiation. It turns out that one can see the similarity of the obtained solutions with known observations of changes in the luminosity of Cepheid stars (Cepheus delta and the North Star).
One-dimensional modulational instability models of intense Langmuir plasma oscillations using the Silin–Zakharov equations
(2016) Kirichok, A.V.; Kuklin, V.M.; Zagorodny, A.G.
Pattern formation in convective media
(Харків: Харківський національний університет імені В.Н., 2013) Gushchin, I.V.; Kirichok, A.V.; Kuklin, V.M.; Гущин, И.В.; Киричок, А.В.; Куклин, В.М.; Гущин, І.В.; Киричок, О.В.; Куклін, В.М.
The several models of convection in a thin layer of liquid (gas) with poorly heat conducting boundaries are considered. These models demonstrate a rich dynamics of pattern formation and structural phase transitions. The primary analysis of pattern formation in such a system is performed with using of the well-studied Swift-Hohenberg model. The more advanced Proctor-Sivashinsky model is examined in order to study the second-order structural phase transitions both between patterns with translational invariance and between structures with broken translational invariance but keeping a long-range order. The spatial spectrum of arising structures and visual estimation of the number of defects are analyzed. The relation between the density of defects and the spectral characteristics of the structure is found. We also discuss the effect of noise on the formation of structural defects. It is shown that within the framework of the Proctor-Sivashinsky model with additional term, taking into account the inertial effects, the large-scale vortex structures arise as a result of the secondary modulation instability. Рассмотрено несколько моделей конвекции в тонком слое жидкости (газа) в условиях слабой теплопроводности на его границах. Эти модели демонстрируют разнообразную динамику формирования пространственных структур и структурнофазовых переходов между ними. Первоначальный анализ формирования ячеек в таких системах был представлен при использовании модели Свифта-Хоенберга. Более развитая и корректная модель Проктора-Сивашинского исследована для нескольких фазовых переходов между структурами с трансляционной инвариантностью и структурами с нарушенной трансляционной инвариантностью, но с сохраненным дальним порядком. Изучается связь между пространственным спектром структур и количеством дефектов. Найдено соотношение между плотностью дефектов и спектральными характеристиками структуры. Обсуждается эффект влияние шума на развитие фазовых переходов. Показано, что обобщенная модель Проктора-Сивашинского, учитывающая инерциальные эффекты, способна описывать формирование крупномасштабных вихревых структур, как результат вторичной модуляционной неустойчивости. Розглянуто декілька моделей конвекції у тонкому шарі рідини (газу) в умовах слабкої теплопровідності на його межах. Ці моделі демонструють різнобарвну динаміку формування просторових структур та структурово - фазових переходів між ними. Попередній аналіз формування чарунок в таких системах було розроблено при використанні моделі СвіфтаХоенберга. Більш розвинута та коректна модель Проктора-Сівашинського вивчена для декількох фазових переходів між структурами з трансляційною інваріантністю та структурами, які мали порушену трансляційну інваріантність, та дальній порядок. Вивчається зв'язок між просторовим спектром та кількістю дефектів. Знайдено відношення між густиной дефектів та характеристиками просторового спектру. Розглянуто ефект впливу шуму на розвиток фазових переходів. Показано, що більш загальна модель Проктора-Сівашинського, яка враховує інерціальні ефекти, дозволяє розглядати формування крупно масштабних вихорів, я к результат вторинної модуляційної нестійкості.
Pattern Transitions in Unstable Viscous Convective Medium
(2013) Gushchin, I.V.; Kirichok, A.V.; Kuklin, V.M.
Phase transitions in convection
(2019) Gushchin, I.V.; Kuklin, V.M.; Poklonskiy, E.V.; Гущин, Іван Валерійович; Куклін, Володимир Михайлович; Поклонський, Євген Васильович
The paper presents the results of the study of the models of convective instability near its threshold of thin layers of liquid and gas bounded by poorly conducting walls. These models single out one spatial scale of interaction, leaving the possibility for the evolution of the system to choose the symmetry character. This is due to the fact that the conditions for the realization of the modes of convective instability near the threshold are chosen. All spatial perturbations of the same spatial scale, but of different orientations, interact with each other. It turned out that the presence of minima of the interaction potential of the Proctor-Sivashinsky equation modes, the absolute value of the wave number vectors of which is unchanged, determines the choice of symmetry and, accordingly, the characteristics of the spatial structure. In the case of a more realistic model of convection described by the Proctor-Sivashinsky equation, it was possible to observe both the first-order phase transition and the second-order phase transition and detect the form of the state function, which is responsible for the topology of the resulting convective structures: metastable rolls and stable square cells. In this paper, it is shown that the nature of the structural-phase transition in a liquid when taking into account the dependence of viscosity on temperature in the Proctor-Sivashinsky model is similar to the case of the absence of such a dependence. The transition time turns out to be the same, despite the fact that a different structure is formed - hexagonal convective cells. As in the Swift-Hohenberg model, a hard mode for the formation of hexagonal cells in a gas medium is possible only for a sufficiently noticeable dependence of its viscosity on temperature. The phase transition times are inversely proportional to the difference in the values of this function for two consecutive states. A similar description of phase transitions did not use phenomenological approaches and various speculative considerations, which allows for a closer look at the nature of transients.
Problems of theoretical physics. Scientific works. Issue 5
(Харків : Харківський національний університет імені В.Н. Каразіна, 2023) Zagorodny, Anatoly Hlibovych; Averkov, Yurij Olegovich; Buts, Vyacheslav Aleksandrovich; Fesenko, Vollodymyr Ivanovitch; Girka, Igor Oleksandrovych; Kuklin, Volodymyr Michailovich; Prymak, Aleksey Victorovich; Slyusarenko, Yurii Viktorovych; Vavriv, Dmytro Mikhailovich; Yakovenko, Volodymyr Mefodievich; Yanovsky, Volodymytr Volodymyrovich; Загородній, Анатолій Глібович; Аверков, Юрій Олегович; Буц, В'ячеслав Олександрович; Фесенко, Володимир Іванович; Гірка, Ігор Олександрович; Куклін, Володимир Михайлович; Приймак, Олексій Вікторович; Прокопенко, Юрій Володимирович; Слюсаренко, Олексій Юрійович; Слюсаренко, Юрій Вікторович; Ваврів, Дмитро Михайлович; Яковенко, Володимир Мефодійович; Яновський, Володимир Володимирович; Slyusarenko, Oleksii Yuriyovych; Prokopenko, Yurij Volodymyrovich
The elementary and collective processes of interaction of charged particles in strong fields are discussed, in particular resonances, their regular and chaotic dynamics in regular and random fields. The mechanisms of excitation of electromagnetic oscillations by flows of nonrelativistic charged particles moving along dielectric and plasma-like media are discussed. Using the method of the so-called reduced description of nonequilibrium processes in nonlinear open systems of identical particles, in particular, at the kinetic stage of their evolution, a procedure for deriving kinetic equations for the cases of weak interaction between particles and a low intensity of the external field is described. Various scenarios are presented for the evolution of populations of strategies with memory interacting with each other within the framework of an iterated dilemma of prisoners in open and closed systems. The main attention is paid to collective characteristics such as memory, level of aggressiveness and complexity. The fine structure of the resonant regions for Alfvén and fast magnetosonic waves, which are used for RF heating in CTS in fusion devices, is discussed. The modification of the electrodynamic properties of media, which became possible after the advent of technologies that made it possible to create various inclusions in such media, is discussed. Metamaterials are studied, in particular, layered structures of ferrite semiconductors or thin wires embedded in a matrix. For scientists in the field of natural sciences, teachers, graduate students and senior students of physical faculties.
Selected chapters (theoretical physics)
(Kharkiv : V.N. Karazin Kharkiv National University, 2021) Kuklin, V.M.; Куклин, Владимир Михайлович; Куклін, Володимир Михайлович
The book considers spontaneous and induced emission of particles and waves. The formation of coherent pulses near a detected new threshold of induced radiation is discussed. It is shown how modulation instabilities generate self-similar structures and anomalous waves. A comparison is made of the dynamics of instability of Langmuir oscillations in plasma and heating of ions in Silin and Zakharov models. Turbulent-wave instability is discussed and a new approach to the description of the Mossbauer effect is presented. The similarity of processes of superradiation and dissipative instability is noted. Structural transitions in the convective layer and the appearance of large-scale vortices during modulation instability of developed convection and other relevant problems are discussed. It is of interest to specialists, graduate students and students of physics departments.
Semiclassic models of the dissipative regime of instability and superradiation of a quantum radiator system
(2021) Kuklin, V.M.; Lazurik, V.T.; Poklonskiy, E.V.; Куклін, В.М.; Лазурик, В.Т.; Поклонский, Є.В.
The paper discusses the similarity between dissipative generation and superradiance regimes for systems of excited quantum emitters placed in an open cavity. In the case of the existence of a resonator field due to reflections from the ends of the system, a dissipative generation regime is usually realized. In this case, the decrement of oscillations in the waveguide in the absence of radiators turns out to be greater than the increment of the arising instability of the system of radiators placed in the resonator. When describing this mode, the influence of the emitters on each other and the sum of their own fields is neglected. The resonator field forces the oscillators to emit or absorb quanta synchronously with it, depending on the local value of the population inversion. Lasing takes on a weakly oscillatory character due to an asynchronous change in the population inversion of the system of emitting dipoles (nutations), which have a ground and excited energy levels. To describe the process, the equations of the semiclassical theory based on the use of the density matrix are quite sufficient. In the case when there is no resonator or waveguide field, taking into account the eigenfields of the oscillators becomes essential. To simulate the superradiance process, large emitting particles are used, to describe which one should use the equations for the density matrix. It is shown that the interaction of quantum emitters in this case is due to electromagnetic fields under conditions when the overlap of their wave functions is insignificant. Equations are obtained that allow considering the process of interaction of emitters. When the emitters interact, an integral field is formed in the resonator, an increase in the intensity of which leads to synchronization of the emitters. It is shown that the characteristic times of the development of the process, as well as the attainable amplitudes of the excited fields for dissipative regimes of generation and regimes of superradiance of emitters filling an open resonator, are comparable.
SUPERRADIATION OF MOBILE OSCILLATORS
(East European Journal of Physics, 2022) Poklonskiy, Eugen V.; Totkal, Stanislav O.; Поклонський, Є.В.; Тоткал, С.О.
У роботі розглянуто розвиток процесу надвипромінювання осциляторів, що взаємодіють за допомогою електромагнітного поля між собою. Взаємодія осциляторів відбувається як з найближчими сусідами, так і з усіма іншими осциляторами в системі. При цьому враховано можливість поздовжнього руху осциляторів вздовж системи, зумовленого дією сили Лоренца. Показано, що незалежно від руху осциляторів, наприклад, через їхню різну масу, максимально досяжна амплітуда поля генерації змінюється мало. Однак, ефективність випромінювання залежить від того, як буде це поле розподілено в поздовжньому напрямку. У разі зсуву максимуму поля до торців системи ефективність випромінювання може помітно збільшуватися. Крім того, важливим є напрямок фазової швидкості зовнішнього ініціюючого поля, яке прискорює процес синхронізації фаз осциляторів. Це також здатне впливати на викид частинок за межі початкової області, причому тут виявляється важливим загальна кількість частинок, що виходять, і їх швидкість. Обговорюється як зміниться щільність осциляторів та розмір області, зайнятої осциляторами.
The Consequences of the modulation instabilities
(2018) Kuklin, Volodimir M.; Куклін, Володимир Михайлович
The paper demonstrates the consequences of modulation instability of intense periodic structures in wave and non-wave media. In the case of a large dissipation level, near and above the threshold, the instability leads to the excitation of spectra whose width narrows, forming narrow spectral lines and self-similar structure of the big spatial clearness. At an insignificant level of dissipation, far from the threshold of modulation instability, the wave motion (initiated by the source) forms anomalous amplitude waves and envelopes exceeding the average amplitude by at three times. The shape of the envelope or wave packet is similar to the shape of Peregrine breather, and the dynam-ics over time is also similar. The formation of self-similar spatial structures in the developed convection of a thin liquid or gas layer due to the development of modulation instability is presented. In this case, toroidal convection vortices generate poloidal vortices of large scale − the effect of a hydrodynamic dynamo. Experimental results of the investigation of emerging self-similar structures on the graphite surface are presented. The features of the develop-ment of parametric instabilities are discussed.
The Latest Developments of the our Scientific Group of Kharkov University
(Medwin Publishers, 2022-10-12) Kuklin, Volodymyr Mykhailovych
Interest in the processes of generation of oscillations in super radiance regimes began with the well-known work by Dicke RN [1]. Super radiance is usually realized in open systems when high-frequency energy is removed from the system. To a certain extent, this energy release can be equivalent to dissipative processes of a distributed type. Previously, dissipative regimes of excitation or generation of an electromagnetic wave in open waveguide resonator systems such as a traveling wave lamp traditionally corresponded to the case of interaction of a waveguide electromagnetic field with radiating particles, most often with moving beam electrons (see example [2]) or scillators. Since the system is open, the field leaves the waveguide, which for short systems is equivalent to losses or dissipative processes of a distributed type. The field damping factor in such a waveguide or resonator without emitters or generators for such generation or amplification modes can be greater than the development increment of the generation process in the presence only these active elements without dissipation or losses [3–5]. In particular, we can consider the case of the interaction of a system of fixed oscillators with the field of an open resonator. In this case, the oscillators did not interact directly with each other, but only through the resonator field common to the system.