Proceedings of the National Academy of Sciences of Belarus. Series of Physical-Mathematical Sciences / Известия Национальной академии наук Беларуси. Серия физико-математических наук
Not a member yet
548 research outputs found
Sort by
Метод разделения событий с наложением сигналов
Get PDFIn this paper, we propose a method for the rejection of the background from the superposition of signals from different, almost simultaneously occurring events in the calorimeter for the COMET experiment. The basic idea is to use the chi-squared distribution obtained from fitting the recorded shape of the signal with an average waveform. The elaborated method is applied for the reconstruction of events with overlapping signals from the electron and radiative capture of neutrons by the 175Lu nucleus, as well as overlapping signals from two electrons born as a result of the decay of muons in the bound state with an aluminum nucleus with impulses causing a “false” signal of the μ – e conversion. The method showed a good ability to separate events, meanwhile, the separation time is significantly less than the FWHM of the pulse shape.Предложен метод для устранения фона от наложения сигналов от разных, почти одновременно происходящих событий в калориметре для эксперимента СOMET. Основная идея состоит в использовании распределения по параметру хи-квадрат, полученному при аппроксимации зарегистрированного сигнала средней формой сигналов. Разработанный метод применен к реконструкции событий с наложением сигналов от электрона и радиационного захвата нейтронов ядром 175Lu; и в случае наложения сигналов от двух электронов, родившихся в результате распада мюонов в связанном состояние с ядром алюминия с импульсами, вызывающим «ложный» сигнал μ – e конверсии. Метод показал хорошую способность к разделению событий с наложением сигналов, время разделения значительно меньше ширины на уровне половинной амплитуды средней формы сигнала
q-Аналог алгебры Хиггса
Get PDFIn this paper, the q-generalization of the Higgs algebra is considered. The realization of this algebra is shown in an explicit form using a nonlinear transformation of the creation-annihilation operators of the q-harmonic oscillator. This transformation is the performance of two operations, namely, a “correction” using a function of the original Hamiltonian, and raising to the fourth power the creation and annihilation operators of a q-harmonic oscillator. The choice of the “correcting” function is justified by the standard form of commutation relations for the operators of the metaplectic realization Uq(SU(1,1)). Further possible directions of research are briefly discussed to summarize the results obtained. The first direction is quite obvious. It is the consideration of the problem when the dimension of the operator space increases or for any value N. The second direction can be associated with the analysis of the relationship between q-generalizations of the Higgs and Hahn algebras.Рассмотрено q-обобщение алгебры Хиггса. Показана в явном виде реализация данной алгебры с помощью нелинейного преобразования операторов рождения и уничтожения q-гармонического осциллятора, которое представляет собой выполнение двух операций: «подправка» с помощью функции от исходного гамильтониана и возведение в четвертую степень операторов рождения и уничтожения q-гармонического осциллятора. Выбор «подправочной» функции обосновывается стандартным видом коммутационных соотношений для операторов метаплектической реализации Uq(SU(1,1)). Кратко обсуждены дальнейшие возможные направления исследований для обобщения полученных результатов. Первое направление достаточно очевидно – это рассмотрение проблемы при увеличении или при любом значении N размерности операторного пространства. Второе направление можно связать с анализом связи q-обобщений алгебр Хиггса и Хана
Решение гиперсингулярного интегро-дифференциального уравнения с определителями типа вронскианов
Get PDFIn this paper, we consider a new hypersingular integro-differential equation of arbitrary order on a closed curve located in the complex plane. The integrals in the equation are understood in the sense of the finite Hadamard part. The equation refers to linear integro-differential equations with variable coefficients of a particular form. A characteristic feature of the equation is its representation with the help of determinants close to the Vronsky ones. The method of analytical continuation, properties of determinants, and generalized Sokhotsky formulas are used for the study. The equation reduces to the Riemann boundary value problem of a jump in a certain class of functions. If the Riemann boundary problem turns out to be solvable, then one should solve linear inhomogeneous differential equations in the class of analytic functions in the domains of the complex plane. The analysis of the obtained solutions in an infinitely distant point is not evident. The study has a complete look. The conditions for the solvability of the original equation are explicitly written out. When they are fulfilled, the solution is explicitly written, to which an example is given.Рассмотрено новое гиперсингулярное интегро-дифференциальное уравнение произвольного порядка на замкнутой кривой, расположенной в комплексной плоскости. Интегралы в уравнении понимаются в смысле конечной части по Адамару. Уравнение относится к линейным интегро-дифференциальным уравнениям с переменными коэффициентами частного вида, характерной особенностью является его запись с помощью определителей, близких к определителям Вронского. Для исследования привлекается метод аналитического продолжения, свойства определителей, обобщенные формулы Сохоцкого. Уравнение сводится к краевой задаче Римана о скачке в некотором классе функций. Если задача Римана оказывается разрешимой, то далее следует решать линейные неоднородные дифференциальные уравнения в классе аналитических функций в областях комплексной плоскости. Неочевидным является анализ получаемых решений в бесконечно удаленной точке. Исследование носит законченный характер. В явном виде выписаны условия разрешимости исходного уравнения. При их выполнении в явном виде записано решение, приведен пример
Об одном подходе к решению смешанных задач теории упругости
Get PDFHerein, a miscellaneous contact problem of the theory of elasticity in the upper half-plane is considered. The boundary is a real semi-axis separated into four parts, on each of which the boundary conditions are set for the real or imaginary part of two desired analytical functions. Using new unknown functions, the problem is reduced to an inhomogeneous Riemann boundary value problem with a piecewise constant 2 × 2 matrix and four singular points. A differential equation of the Fuchs class with four singular points is constructed, the residue matrices of which are found by the logarithm method of the product of matrices. The single solution of the problem is represented in terms of Cauchy-type integrals when the solvability condition is met.Рассмотрена смешанная контактная задача теории упругости в верхней полуплоскости. Границей является действительная полуось, разделенная на четыре части, на каждой из которых заданы граничные условия для действительной или мнимой части двух искомых аналитических функций. С помощью новых неизвестных функций задача сведена к неоднородной краевой задаче Римана с 2 × 2 кусочно-постоянной матрицей и четырьмя особыми точками. Построено дифференциальное уравнение класса Фукса с четырьмя особыми точками, матрицы-вычеты которого найдены «методом логарифмирования» произведения матриц. Единственное решение задачи выражено через интегралы типа Коши при выполнении одного условия разрешимости
К аналитическим методам расчета стационарного температурного поля в круговой цилиндрической оболочке
Get PDFThe present paper presents two analytical methods for calculating the steady-state temperature field in a circular cylindrical shell. The effectiveness of the methods in terms of accuracy in comparison with the classical approach, based on Bessel functions, is analyzed. The proposed analytical algorithms contain relatively simple computational operations. Since they do not use special functions, the algorithms can be used to solve a wide range of problems.Предлагаются два аналитических метода расчета стационарного температурного поля в круговой цилиндрической оболочке. Выполнен анализ их эффективности в смысле точности в сопоставлении с классическим подходом, основанным на применении бесселевых функций. Предлагаемые аналитические алгоритмы содержат сравнительно простые вычислительные операции; так как специальные функции в них не применяются, они могут быть использованы при решении широкого круга задач
Гурский Леонид Ильич (К 85-летию со дня рождения)
No full text10 января 2021 г. исполнилось 85 лет со дня рождения известного ученого в области материаловедения, конденсированного состояния вещества, микро- и наноэлектроники, члена-корреспондента Национальной академии наук Беларуси, доктора технических наук, профессора, лауреата Государственной премии БССР по науке и технике Л. И. Гурского.
Кристалл Yb3+:LuAlO3 как активная среда для пикосекундных лазеров с синхронизацией мод
Get PDFHerein, we report on the mathematical modelling and experimental study of the regime of nonsoliton mode locking in a laser based on the Yb3+:LuAlO3 (Yb:LuAP) crystal with longitudinal pumping by laser diode radiation. Simulation based on the Haus master equation permitted to determine the requirements for the parameters of a saturable absorber (SA), the level of the average output power, the size of the TEM00 mode of the cavity in the active element and on the gate to obtain a stable regime of generation of picosecond laser pulses. Laser experiments were carried out in a fourmirror X-shaped resonator using a semiconductor saturable mirror (SESAM) as a passive modulator and a laser diode with a fiber output of a maximum power up to 30 W at a wavelength of 978.5 nm as a pump source. We obtained a stable passive mode locking with a maximum average output power of up to 12 W and an ultrashort pulse duration of about 2 ps at an optical conversion efficiency of pump radiation into lasing radiation of about 38 %. Laser pulses were obtained at a central wavelength of about 999 nm with a minimum Stokes shift (about 2 %) with respect to the pump radiation, which significantly reduced the thermal load on the active element. Additionally, the preliminary results on the second harmonic generation and synchronous pumping of a parametric light generator using a Yb3+ : LuAlO3 crystal laser as a pump source are presented.Проведено математическое моделирование и экспериментальное исследование режима несолитонной синхронизации мод в лазере на кристалле Yb3+:LuAlO3 с продольной накачкой излучением лазерного диода. Моделирование на основе уравнения Хауса (the Haus master equation) позволило определить требования к параметрам насыщающегося поглотителя (НП), уровню средней выходной мощности, размерам TEM00 моды резонатора в активном элементе и на затворе для получения стабильного режима генерации пикосекундных лазерных импульсов. Лазерные эксперименты проведены в четырехзеркальном Х-образном резонаторе с использованием полупроводникового насыщающегося зеркала (SESAM) в качестве пассивного затвора и лазерного диода с волоконным выходом максимальной мощностью до 30 Вт на длине волны 978,5 нм в качестве источника накачки. Получен стабильный режим пассивной синхронизации мод с максимальной средней выходной мощностью до 12 Вт и длительностью ультракоротких импульсов около 2 пс при оптической эффективности преобразования излучения накачки в излучение генерации около 38 %. Лазерные импульсы были получены на центральной длине волны около 999 нм с минимальным стоксовым сдвигом (около 2 %) по отношению к излучению накачки, что существенно снижало тепловую нагрузку на активном элементе. Дополнительно приведены предварительные результаты по генерации второй гармоники и синхронной накачке параметрического генератора света с использованием лазера на кристалле Yb3+:LuAlO3 в качестве источника накачки
Аппроксимация изолированной волны эпидемического процесса с помощью комбинации экспонент
Get PDFThe most commonly used methods for the medium- and long-term forecasting of epidemic processes are based on the classical SIR (susceptible – infected – recovered) model and its numerous modifications. In this approach, the dynamics of the epidemic is approximated using the solutions of differential or discrete equations. The forecasting methods based on the approximation of data by functions of a given class are usually focused on obtaining a short-term forecast. They are not used for the long-term forecasts of epidemic processes due to their insufficient efficiency for forecasting nonstationary processes. In this paper, we formulated a hypothesis that the primary waves of the COVID-19 pandemic, which took place in a number of European countries, including the Republic of Belarus, in the spring-summer of 2020 are isolated and therefore can be regarded as processes close to stationary. On the basis of this hypothesis, a method of approximating isolated epidemic process waves by means of generalized logistic functions with an increased number of exponents was proposed. The developed approach was applied to predict the number of infected people in the Republic of Belarus for the period until August 2020 based on data from the beginning of the epidemic until June 12, 2020.Наиболее часто применяемыми методами средне- и долгосрочного прогнозирования развития эпидемических процессов являются методы, основанные на использовании классической модели SIR (восприимчивые – инфицированные – выздоровевшие) и ее многочисленных модификаций. При этом подходе динамика эпидемии аппроксимируется с помощью решений дифференциальных или дискретных уравнений. Методы прогнозирования, основанные на аппроксимации данных функциями заданного класса, как правило, ориентированы на получение краткосрочного прогноза. Для долгосрочных прогнозов эпидемических процессов они не используются по причине их недостаточной эффективности для прогнозирования нестационарных процессов. В настоящей работе сформулирована гипотеза, что первичные волны пандемии COVID-19, которые проходили весной – летом 2020 г. в ряде европейских стран, в том числе и в Республике Беларусь, являются изолированными, и поэтому могут рассматриваться как процессы, близкие к стационарным. На основе этой гипотезы предложен способ аппроксимации изолированных волн эпидемического процесса с помощью обобщенных логистических функций с увеличенным количеством экспонент. Разработанный подход применен для прогнозирования количества инфицированных в Республике Беларусь на период до августа 2020 г. по данным от начала эпидемии до 12 июня 2020 г
Конвективная неустойчивость воздушных потоков в вытяжной шахте над четырехрядным оребренным пучком
Get PDFHerein, multidirectional quasiperiodic air flows in an exhaust shaft above a four-order horizontal bundle consisting of bimetallic finned tubes used to remove heat in heat exchangers are considered. Modeling of the air movement is carried out on the basis of equations for thermogravitational convection in the Boussinesq approximation. It takes into account the viscosity of the air and the dependence of the air density on the temperature. An interpretation of quasiperiodic airstreams is proposed on the basis of Rayleigh – Bénard convection, as a result of which regular structures, called Rayleigh – Bénard cells, are formed in a liquid or gas. Rayleigh – Bénard cells are an analytical solution to the problem of the stability of hydrodynamics flows in the linear approximation. The appearance of two-dimensional (convective rolls) and threedimensional (rectangular cells) is possible. To estimate the number of emerging structures, the critical Rayleigh numbers were calculated, which characterizes the transition from an unstable mode of the convective fluid flow to a stable mode. For two experiments, the experimental Rayleigh numbers are compared with their critical values. The differences between the experimental conditions and the ideal boundary conditions used in the calculations and the partial destruction of quasiperiodic structures as a result of this are also discussed.Рассмотрены разнонаправленные квазипериодические воздушные течения в вытяжной шахте над четырехрядным горизонтальным пучком, состоящим из биметаллических ребристых труб, которые служат для от- вода теплоты в теплообменных аппаратах. Проведено моделирование движения воздуха на основе уравнений для термогравитационной конвекции, включающей тепловую и гидродинамическую задачи для свободно-конвективного течения вязкой жидкости в приближении Буссинеска. Предложена интерпретация квазипериодических воздушных течений в шахте на основе конвекции Рэлея – Бенара, в результате которой в жидкости или газе формируются правильные структуры, называемые ячейками Рэлея – Бенара. Ячейки Рэлея – Бенара появляются при переходе из устойчивого состояния системы в неустойчивое в результате действия возмущений скорости и температуры. Рассмотрены возможные двумерные (конвективные валы) и трехмерные (прямоугольные ячейки) структуры, формирующиеся в шахте для различных подведенных электрических мощностей к пучку оребренных труб. Для оценки числа возникающих структур рассчитаны критические числа Рэлея, характеризующие критические градиенты температур и критические движения в системе. Для двух экспериментов проведено сравнение экспериментальных чисел Рэлея с их критическими значениями. Также обсуждаются отличия условий проведения эксперимента от используемых в расчетах идеальных граничных условий и частичном разрушении квазипериодических структур вследствие этого
Суммы Абеля – Пуассона сопряженных рядов Фурье – Чебышева и их аппроксимационные свойства
Get PDFHerein, the approximation properties of the Abel – Poisson means of rational conjugate Fourier series on the system of the Chebyshev–Markov algebraic fractions are studied, and the approximations of conjugate functions with density | x |s , s ∈(1, 2), on the segment [–1,1] by this method are investigated. In the introduction, the results related to the study of the polynomial and rational approximations of conjugate functions are presented. The conjugate Fourier series on one system of the Chebyshev – Markov algebraic fractions is constructed. In the main part of the article, the integral representation of the approximations of conjugate functions on the segment [–1,1] by the method under study is established, the asymptotically exact upper bounds of deviations of conjugate Abel – Poisson means on classes of conjugate functions when the function satisfies the Lipschitz condition on the segment [–1,1] are found, and the approximations of the conjugate Abel – Poisson means of conjugate functions with density | x |s , s ∈(1, 2), on the segment [–1,1] are studied. Estimates of the approximations are obtained, and the asymptotic expression of the majorant of the approximations in the final part is found. The optimal value of the parameter at which the greatest rate of decreasing the majorant is provided is found. As a consequence of the obtained results, the problem of approximating the conjugate function with density | x |s , s ∈(1, 2), by the Abel – Poisson means of conjugate polynomial series on the system of Chebyshev polynomials of the first kind is studied in detail. Estimates of the approximations are established, as well as the asymptotic expression of the majorants of the approximations. This work is of both theoretical and applied nature. It can be used when reading special courses at mathematical faculties and for solving specific problems of computational mathematics.Изучаются аппроксимационные свойства сумм Абеля – Пуассона рациональных сопряженных рядов Фурье по системе алгебраических дробей Чебышева – Маркова, а также исследуются приближения данным методом сопряженных на отрезке [–1,1] функций с плотностью | x |s , s ∈(1, 2). Приведены результаты, относящиесяк исследованиям полиномиальных и рациональных приближений сопряженных функций. Проводится построение сопряженного ряда Фурье по одной системе алгебраических дробей Чебышева – Маркова. Устанавливается интегральное представление приближений сопряженных на отрезке [–1,1] функций изучаемым методом, найдены асимптотически точные верхние грани уклонений сопряженных сумм Абеля – Пуассона на классах H(γ)[-1,1], γ ∈ (0,1], сопряженных функций fˆ, когда функция f удовлетворяет на отрезке [–1,1] условию Липшица порядка γ, γ ∈ (0,1], а также изучены приближения сопряженными суммами Абеля – Пуассона сопряженных функций с плотностью | x |s , s ∈(1, 2), на отрезке [–1,1]. Получены оценки приближений, асимптотическое выражение мажоранты приближений при r → 1. Найдено оптимальное значение параметра, при котором обеспечивается наибольшая скорость убывания мажоранты. Как следствие полученных результатов подробно исследована задача приближения сопряженной функции с плотностью | x |s , s > 0, суммами Абеля – Пуассона сопряженных полиномиальных рядов по системе многочленов Чебышева первого рода. Установлены оценки приближений, а также асимптотическое выражение мажоранты приближений. Работа носит как теоретический, так и прикладной характер. Возможно применение при чтении спецкурсов на математических факультетах и для решения конкретных задач вычислительной математики