Главная » Научная деятельность » Научно-исследовательский институт физических исследований » Лаборатория теоретической, атомной, молекулярной и химической физики

Лаборатория теоретической, атомной, молекулярной и химической физики

 


Заведующий лабораторией

Беляев Андрей Константинович

Член-корреспондент РАЕН, почетный работник высшего профессионального образования РФ, главный научный сотрудник, доктор физико-математических наук, профессор.

Область научных интересов: теоретическая атомная, молекулярная и химическая физика, теория атомных и молекулярных столкновений, физика мезо- и наноструктур.

Контактная информация

Тел./ факс: +7 (812) 315-53-96
E-mail: akbelyaev@herzen.spb.ru
Адрес: 191186, С.-Петербург, наб. р. Мойки, 48, корп. 1, ауд. 404.
Часы работы: пн-пт с 10.00 до 18.00

Основные направления работы лаборатории

  • исследования структур и свойств атомов, молекул, мезо- и наноструктур;
  • теория атомных и молекулярных столкновений;
  • астрофизические приложениями.

Недавние научные результаты

  1. C помощью упрощённого модельного подхода рассчитаны константы скоростей неупругих процессов, происходящих при столкновениях атомов и положительных ионов железа с атомами и отрицательными ионами водорода, для температур T = 1000 — 10000K. Исследованы процессы возбуждения, девозбуждения, образования ионной пары и взаимной нейтрализации, связанные с переходами между 97 ковалентными состояниями Fe + H и двумя ионными состояниями Fe+ + H—. Расчёты проведены отдельно для переходов между состояниями внутри 6Σ+, 6П, 6∆, 4Σ—, 4П, 4∆ и 4Ф молекулярных симметрий. Показано, что наибольшие константы скоростей соответствуют процессам взаимной нейтрализации.
  2. C помощью упрощённого модельного подхода рассчитаны константы скоростей неупругих процессов, происходящих при столкновениях положительных ионов железа с атомами и отрицательными ионами водорода, для температур T = 1000 — 10000K. Исследованы процессы возбуждения, девозбуждения, образования ионной пары и взаимной нейтрализации, связанные с переходами между 117 ковалентными состояниями Fe+ + H и двумя ионными состояниями Fe2+ + H—. Расчёты проведены отдельно для переходов между состояниями внутри 5Σ+, 5П, 5∆  молекулярных симметрий. Показано, что наибольшие константы скоростей соответствуют процессам взаимной нейтрализации.
  3. Рассчитаны константы скорости процессов возбуждения, девозбуждения, образования ионной пары, нейтрализации и перезарядки при столкновениях атомов и положительных ионов кальция с атомами, положительными и отрицательными ионами водорода всего для 17 состояний (13 состояний Ca+ + H, 3 состояния Ca + H+ и одно Ca2+ + H—) для диапазона температур 1000 К — 10000 К. Показано, что наибольшие значения констант скорости соответствуют процессам нейтрализации с выходом в состояния Ca+(4f2F◦) + H(1s2S), Ca+(6s2S) + H(1s2S), Ca+(5d2D) + H(1s2S), Ca+(6p2P◦) + H(1s2S) и Ca+(7s2S) + H(1s2S) а также процессу девозбуждения Ca(4s4p1P)+H+ → Ca(4s2S)+H(2s2S). Эти процессы, а также процессы, величины констант скорости которых больше, чем 10-10см3 то есть процессы, принадлежащие к I и II группам, наиболее важны для учёта при моделировании звёздных спектров в условиях отклонения от локального термодинамического равновесия.
  4. Проведено исследование влияния конечной длительности импульса на спектры 2Q-2D-ОС и 3D-ОС пятого порядка. Вместо непосредственного расчета поляризации во временной области, использован подход в частотной области, что значительно упрощает вычисления.
  5. Получены приближенные выражения для спектров. В ходе анализа полученых выражений установлено, что полученные приближенные выражения дают хорошие согласия с точными выражениями. В ситуации A (когда импульсы короткие в масштабах динамики колебательного волнового пакета и электронной дефазировки) для 2Q-2D-ОС выражение воспроизводит почти точно спектр 2Q-2D-ОС, который рассчитан путем тройного интегрирования. С другой стороны, в ситуации B (импульсы короткие на временной шкале динамики колебательного волнового пакета, но длинные на временной шкале электронной дефазировки) приближенное выражение вычисляется полностью аналитически. В ходе моделирования спектров 2Q-2D-ОС в ситуации B обнаружено, что приближенная аналитическая формула несколько недооценивает фазовые множители. Полученное приближенное выражение для спектров 3D-ОС также является полностью аналитическим и хорошо воспроизводит спектральные особенности точных спектров.
  6. Предложен способ комбинированного расчета квазистационарной ширины основного состояния аниона H—3. Методом классических траекторий исследована динамика коллинеарных и перпендикулярных столкновений отрицательного иона водорода с молекулой водорода. Составлена программа для вычисления вероятностей разрушения H— в столкновениях с H—2 для произвольно выбранной геометрии. Получены количественные оценки вероятностей разрушения H— в столкновениях с H—2.

Публикации

  1. Voronov Ya. V. Atomic data on inelastic processes in boron–hydrogen collisions with accounting for fine structure / Voronov Ya. V., Yakovleva S. A., Belyaev A. K. ; Voronov Ya. V., S. A.Yakovleva, A. K. Belyaev // Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. — 2023. — Volume 520, Issue 1. — P. 107-112.
    DOI: 10.1093/mnras/stad112. Полный текст: https://academic.oup.com/mnras/article-abstract/520/1/107/6986266?redirectedFrom=fulltext&login=true
  2. Titanium abundances in late-type stars I. 1D non-local thermodynamic equilibrium modelling in benchmark dwarfs and giants / Mallinson J. W. E., Lind K., Amarsi A. M., Barklem P. S., Grumer J., Belyaev A. K., Youakim K. ; Mallinson J. W. E., Lind K., Amarsi A. M., Barklem P. S., Grumer J., Belyaev A. K., Youakim K. // Astronomy and Astrophysics. — 2022. — Volume 668, article A103 — P. 17. — URL: https://www.aanda.org/articles/aa/full_html/2022/12/aa44788-22/aa44788-22.html. — DOI: https://doi.org/10.1051/0004-6361/202244788. Полный текст: https://www.aanda.org/articles/aa/full_html/2022/12/aa44788-22/aa44788-22.html
  3. Belyaev A. K. Reprojection method for inelastic processes in atomic collisions within Born-Oppenheimer approach / Belyaev A. K. // Physics of Complex Systems. — 2022. — Volume 3, N 1. — P. 25-36. — URL: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=48250879. — DOI: 10.33910/2687-153X-2022-3-1-25-36. Полный текст: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=48250879
  4. Belyaev A. K. Atomic Data on Inelastic Processes in Boron-Hydrogen Collisions / Belyaev A. K., Voronov Y. V. // Astronomy Letters. — 2022. — Volume 48, issue 3. — P. 178-184. — DOI: 10.1134/S106377372203001X.
  5. Non-LTE abundances of zinc in different spectral type stars and the Galactic [Zn/Fe] trend based on quantum-mechanical data on inelastic processes in zinc-hydrogen collisions / Sitnova T. M., Yakovleva S. A., Belyaev A. K., Mashonkina L. I. ; T. M. Sitnova, S. A.Yakovleva, A. K. Belyaev, L. I. Mashonkina // Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. — 2022. — Volume 515, Issue 1. — P. 1510-1523. — URL: https://academic.oup.com/mnras/article-abstract/515/1/1510/6633692. — DOI: 10.1093/mnras/stac1813. Полный текст: https://academic.oup.com/mnras/article-abstract/515/1/1510/6633692
  6. Беляев А. К. Атомные данные о неупругих процессах, происходящих при столкновениях бора с водородом / Беляев А. К., Воронов Я. В. ; Российский государственный педагогический университет им. А.И. Герцена // Письма в Астрономический журнал. — 2022. — Том 48, N 3. — С. 194-201. — URL: https://elibrary.ru/item.asp?id=48412571. — DOI: 10.31857/S0320010820010052. Полный текст: https://elibrary.ru/item.asp?id=48412571
  7. Yakovleva S. A. Inelastic Processes in Strontium-Hydrogen Collisions and Their Impact on Non-LTE Calculations / Yakovleva S. A., Belyaev A. K., Mashonkina L. I. // Atoms. — 2022. — Volume 10, N 1. — Article 33. — URL: https://www.mdpi.com/2218-2004/10/1/33. — DOI: 10.3390/atoms10010033. Полный текст: https://www.mdpi.com/2218-2004/10/1/33
  8. Voronov Y. V. Inelastic Processes in Nickel-Hydrogen Collisions / Voronov Y. V., Yakovleva S. A., Belyaev A. K. // Astrophysical Journal. — 2022. — Volume 926, issue 2. — Article 173. — DOI: 10.3847/1538-4357/ac46fd.
  9. The Formation of the Milky Way Halo and its Dwarf Satellites : A NLTE-1D Abundance Analysis. V. The Sextans Galaxy / Mashonkina L., Pakhomov Y. V., Sitnova T., Jablonka P., Yakovleva S. A., Belyaev A. K. ; L. Mashonkina, Y. V. Pakhomov, T. Sitnova, P. Jablonka, S. A. Yakovleva, A. K. Belyaev // Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. — 2022. — Volume 509, N 3. — P. 3626-3642. — URL: https://academic.oup.com/mnras/article/509/3/3626/6420261. — DOI: 10.1093/mnras/stab3189.
  10. Solar oxygen abundance / Bergemann M., Hoppe R., Semenova E., Carlsson M., Yakovleva S. A., Voronov Y. V., Bautista M., Nemer A., Belyaev A. K., Leenaarts J., Mashonkina L., Reiners A., Ellwarth M. ; M. Bergemann, R. Hoppe, E. Semenova, M. Carlsson, S. A. Yakovleva, Y. V. Voronov, M. Bautista, A. Nemer, A. K. Belyaev, J. Leenaarts, L. Mashonkina, A. Reiners, M. Ellwarth // Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. — 2021. — Volume 508, Issue 2. — P. 2236-2253. — URL: https://academic.oup.com/mnras/article/508/2/2236/6332299. — DOI: 10.1093/mnras/stab2160.
  11. Belyaev A. K. Isotopic Effects in Low-Energy Lithium-Hydrogen Collisions / Belyaev A. K., Voronov Y. V. // Physical Review A. — 2021. — Volume 104, issue 2. — Article 022812. — DOI: 10.1103/PhysRevA.104.022812.
  12. Belyaev A. K. Inelastic processes in copper-hydrogen collisions including fine-structure effects / Belyaev A. K., Yakovleva S. A., Kraemer W. P. // Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. — 2021. — Volume 501, N 4. — P. 4968-4973. — DOI: 10.1093/mnras/staa3974.
  13. Девдариани А. З. Резонансная перезарядка в электростатическом поле / Девдариани А. З., Неретина М. Д., Машонкина Л. И., Ситнова Т. М., Яковлева С. А., Беляев А. К. ; М. Д. Неретина, Л. И. Машонкина, Т. М. Ситнова, С. Я. Яковлева, А. К. Беляев // Письма в Журнал технической физики. — 2020. — Том 46, N 4. – С. 45-47. — URL: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=42776922. — DOI: 10.21883/PJTF.2020.04.49051.17990.
  14. Влияние столкновений с атомами водорода на эффекты отклонений от ЛТР для K I и Ca II в атмосферах звезд / Неретина М. Д., Машонкина Л. И., Ситнова Т. М., Яковлева С. А., Беляев А. К. ; М. Д. Неретина, Л. И. Машонкина, Т. М. Ситнова, С. Я. Яковлева, А. К. Беляев // Письма в Астрономический журнал. — 2020. — Том 46, N 9. – С. 660-668. — URL: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=44095374. — DOI: 10.31857/S0320010820090053.
  15. Influence of collisions with hydrogen atoms on Non-LTE effects for K I and Ca II in stellar atmospheres / Neretina M. D., Mashonkina L. I., Sitnova T. M., Yakovleva S. A., Belyaev A. K. ; M. D. Neretina, L. I. Mashonkina, T. M. Sitnova, S. A. Yakovleva, A. K. Belyaev // Astronomy Letters. — 2020. — Volume 46, issue 9. — P. 621-629. — URL: https://link.springer.com/article/10.1134/S1063773720090054. — DOI: 10.1134/S1063773720090054.
  16. Влияние столкновений с водородом на определение содержания титана в холодных звездах / Ситнова Т. М., Яковлева С. А., Беляев А. К., Машонкина Л. И. ; Т. М. Ситнова, С. Я. Яковлева, А. К. Беляев, Л. И. Машонкина // Письма в Астрономический журнал. — 2020. — Том 46, N 2. — С. 122-132. — URL: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=42578295. — DOI: 10.31857/S0320010820010052.
  17. Influence of Collisions with Hydrogen on Titanium Abundance Determinations in Cool Stars / Sitnova T. M., Yakovleva S. A., Belyaev A. K., Mashonkina L. I. ; T. M. Sitnova, S. A. Yakovleva, A. K. Belyaev, L. I. Mashonkina // Astronomy Letters. — 2020. — Volume 46, issue 2. — P. 120-130. — URL: https://link.springer.com/article/10.1134/S1063773720010041. — DOI: 10.1134/S1063773720010041.
  18. Yakovleva S. A. Cobalt-hydrogen atomic and ionic collisional data / Yakovleva S. A., Belyaev A. K., Bergemann M. // Atoms. — 2020. — Volume 8, issue 3 — Article 34. — URL: https://www.mdpi.com/2218-2004/8/3/34/htm. — DOI: 10.3390/ATOMS8030034.
  19. Observational constraints on the origin of the elements : II. 3D non-LTE formation of Ba II lines in the solar atmosphere / Bergemann M., Gallagher A. J., Collet R., Plez B., Leenaarts J., Carlsson M., Yakovleva S. A., Belyaev A. K. ; M. Bergemann, A. J. Gallagher, Collet, B. Plez, M. Carlsson, J. Leenaarts, S. A. Yakovleva, A. K. Belyaev // Astronomy and Astrophysics. — 2020. — Volume 634. — Article 54. — URL: https://www.aanda.org/articles/aa/abs/2020/02/aa36104-19/aa36104-19.html. — DOI: 10.1051/0004-6361/201936104.
  20. Belyaev A. K. Inelastic Processes in Low-energy Sulfur–Hydrogen Collisions / Belyaev A. K., Voronov Y. V. // Astrophysical Journal. — 2020. — Volume 893, Issue 1. — Article 59. — DOI: 10.3847/1538-4357/ab7dcc.

Международное сотрудничество

Сотрудники лаборатории проводят совместную научную работу со следующими научными и учебными центрами: Технический университет Мюнхена (Германия), Институт астрофизики им.Макса Планка (Германия), Университет г. Упсала (Швеция),Обсерватория Парижа (Франция), Университет Восточного Парижа (Франция).