AP19679049 — Термодинамические и радиационные свойства плотной вырожденной плазмы

Цель проекта: Целью данного проекта является исследование термодинамических и радиационных свойств плотной вырожденной плазмы. Основная задача проекта заключается в изучении поведения плазмы при высоких плотностях и температурах, когда квантовые эффекты становятся существенными, а электроны становятся вырожденными.

Актуальность проекта: Актуальность проекта по исследованию термодинамических и радиационных свойств плотной вырожденной плазмы обусловлена рядом фундаментальных и прикладных факторов: Плотная вырожденная плазма является ключевым состоянием внутри звезд, особенно в таких объектах, как белые карлики и нейтронные звезды. Изучение её свойств помогает понять процессы, протекающие в этих объектах, такие как термоядерные реакции, термическое равновесие и эволюция звезд. Плазма с вырожденными электронами также играет важную роль в контексте термоядерного синтеза, как в естественных условиях в звездах, так и в контролируемых условиях на Земле. Изучение её свойств может привести к разработке более эффективных методов управления термоядерными реакциями и созданию более эффективных энергетических источников. Эксперименты и моделирование плотной вырожденной плазмы могут быть проведены как в лабораторных условиях, так и с использованием вычислительных методов. Это открывает путь к новым открытиям и технологическим прорывам в области плазменной физики. Учитывая все эти факторы, исследование термодинамических и радиационных свойств плотной вырожденной плазмы остается актуальным и важным направлением научных исследований.

Научный руководитель: Доктор Ph.D., Ассоциированный профессор, Шаленов Ерик Онгарович

Полученные результаты: В рамках выполнения научно-исследовательской работы проведены теоретические и численные исследования свойств плотной вырожденной плазмы, возникающей в условиях управляемого термоядерного синтеза и астрофизических объектов. Рассчитаны энергии связанных состояний, статические дипольные поляризуемости, а также термодинамические характеристики плазмы с использованием эффективных потенциалов и вариационных методов. Изучено влияние квантовой нелокальности и корреляционных эффектов на информационные меры, такие как энтропия Шеннона и информация Фишера. Выполнены расчёты сдвигов спектральных линий водородоподобных ионов и коэффициентов столкновительных процессов в широком диапазоне плотностей и температур. Проведён анализ термодинамических свойств и скорости нагрева плазмы при различных параметрах внешнего воздействия. Полученные результаты сопоставлены с литературными и экспериментальными данными и показали хорошее согласование.

Список публикаций с ссылками на них

1. Shalenov E., Nuraly A., Seisembayeva M., Dzhumagulova K. Inelastic and thermodynamic processes in dense plasma // 65th Annual Meeting of the APS Division of Plasma Physics, Denver, Colorado (USA), October–November, 2023. — URL: https://meetings.aps.org/Meeting/DPP23/Session/NP11.138
2. Nuraly A.T., Seisembayeva M.M., Dzhumagulova K.N., Shalenov E.O. Impact of Quantum Non-Locality and Electronic Non-Ideality on the Shannon Entropy for Atomic States in Dense Plasma // Entropy. — 2024. — Vol. 26. — P. 602. — URL: https://www.mdpi.com/1099-4300/26/7/602
3. Ahmed M., Bakar A., Shalenov E.O., Seisembayeva M.M., Dzhumagulova K.N., Quader A. A first-principles investigations of Lead-free SbPCa3 inverse perovskite for structural, electronic and optical properties with different DFT methods // Physica B: Condensed Matter. — 2024. — Vol. 690. — P. 416250. — URL: https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S092145262400591X
4. Нұралы А., Сейсембаева М. Сутегі атомының байланысқан күйлерінің қозу процесін зерттеу // Recent Contributions to Physics. — 2024. — № 2(89). — Б. 27–33. — URL: https://bph.kaznu.kz/index.php/zhuzhu/article/view/1766
5. Шаленов Е.О., Сейтқожанов Е.С., Валагианнопулос К., Нг Э., Джумагулова К.Н., Жумабеков А.Н. Кері контактты перовскиттік күн элементтерін сандық әдіспен зерттеу // Материалы II Международной конференции памяти академика Э.Г. Боос. — Алматы (Қазақстан), 2024. — 90 б. — URL: https://sci.kz/images/Abstract_book_ICHEPMS2024.pdf
6. Nuraly A.T., Seisembayeva M.M., Dzhumagulova K.N., Shalenov E.O. Investigation of the Shannon entropy of atomic states in dense plasma // Proceedings 50th EPS Conference on Plasma Physics. — Salamanca (Spain), July, 2024. — Vol. 48A. — P5.003. — URL: https://lac913.epfl.ch/epsppd3/2024/html/PDF/P5-003.pdf
7. Nuraly A.T., Seisembayeva M.M., Dzhumagulova K.N., Shalenov E.O. Characteristics of Shannon’s information entropy of atomic states in dense plasma // 50th EPS Conference on Plasma Physics. — Salamanca (Spain), July, 2024. — P4-003.
8. Nuraly A., Dzhumagulova K., Seisembayeva M., Shalenov E. Impact of quantum non-locality and electronic non-ideality on the inelastic collisions in dense plasma // 15th International Symposium for Space Simulations (ISSS-15) and 16th International Workshop on the Interrelationship between Plasma Experiments in the Laboratory and in Space (IPELS-16). — Munich (Germany), August, 2024. — URL: https://plan.events.mpg.de/event/152/contributions/845/
9. Nuraly A.T., Seisembayeva M.M., Dzhumagulova K.N., Shalenov E.O. Information-theoretic measures of hydrogen-like ions in dense plasmas // 18th International Conference on the Physics of Non-Ideal Plasmas. — Oxford (UK), September, 2024.
10. Bakar A., Ahmed M., Khairy Y., Shalenov E.O., Seisembayeva M.M., Dzhumagulova K.N. Structural, Elastic, Mechanical, Electronic and Optical Properties of TlSnX3 (X = Cl, Br, I) for Sustainable Energy Applications // Journal of Inorganic and Organometallic Polymers and Materials. — 2025. — Vol. 35. — P. 166. — URL: https://link.springer.com/article/10.1007/s10904-024-03269-z
11. Досымбекова А.Қ., Шаленов Е.О. Перовскит күн элементтерінің оптикалық модельдеуі // Студенттер мен жас ғалымдардың «Фараби әлемі» атты халықаралық ғылыми конференциясы. — Алматы (Қазақстан), 2025. — Б. 237.
12. Dossymbekova A.K., Toleubay G.K., Shalenov E.O. Optical modeling and optimization of sandwich-structured perovskite solar cells // Satbayev International Conference. — Almaty (Kazakhstan), April, 2025. — Vol. 25(1). — P. 259.
13. Nuraly A.T., Seisembayeva M.M., Dzhumagulova K.N., Shalenov E.O. Thermodynamic properties of dense hydrogen plasma // Pulsed Power & Plasma Science Conference (PPPS2025). — Berlin (Germany), June, 2025. — PO 2.23. — URL: https://www.ppps2025.kit.edu/278.php
14. Seisembayeva M.M., Nuraly A.T., Dzhumagulova K.N., Shalenov E.O. Investigation of radiative and inelastic elementary processes in dense quantum plasma // Pulsed Power & Plasma Science Conference (PPPS2025). — Berlin (Germany), June, 2025. — PO 2.18. — URL: https://www.ppps2025.kit.edu/278.php
15. Seisembayeva M.M., Nuraly A.T., Dzhumagulova K.N., Shokov D.M., Tlekova K.O., Shalenov E.O. Transition and thermodynamic properties of dense hydrogen plasma // 34th International Conference on Photonic, Electronic and Atomic Collisions (ICPEAC 2025). — Sapporo (Japan), July–August, 2025. — P. 447. — URL: https://www.icpeac2025.jp/pdf/ICPEAC2025_Abstracts.pdf
16. Seisembayeva M.M., Nuraly A.T., Dzhumagulova K.N., Shokov D.M., Tlekova K.O., Shalenov E.O. Radiative and inelastic scattering processes in dense quantum plasmas // 34th International Conference on Photonic, Electronic and Atomic Collisions (ICPEAC 2025). — Sapporo (Japan), July–August, 2025. — P. 594. — URL: https://www.icpeac2025.jp/pdf/ICPEAC2025_Abstracts.pdf