WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Pages:     ||
|

• Зависимость подобия спектров амплитуд флуктуаций от пространственного направления вылета -частиц. Было обнаружено, что для гистограмм, построенных по результатам подсчета -частиц, вылетающих при радиоактивном распаде в направлении на полюс мира (с хорошей точностью совпадает с направлением на Полярную звезду), околосуточные периоды не наблюдаются и эффекта ближней зоны нет; гистограммы, регистрируемые при измерениях с «восточным» коллиматором (-частицы вылетают в направлении на восток), с высокой вероятностью реализуются при измерениях с «западным» коллиматором на 718 минут позже, т.е. через половину «звездных» суток. При измерениях с «восточным» и «западным» коллиматорами одновременно, сходные гистограммы не наблюдаются. В опытах без коллиматоров, при измерениях в одном и том же месте, сходные гистограммы с высокой вероятностью наблюдаются в одно и то же время. Этой синхронности нет при одновременных измерениях числа -частиц, вылетающих через коллиматоры в разных направлениях. Было получено, что вероятность появления гистограмм данной формы резко возрастает с периодами, равными 1440 минутам, деленным на число оборотов коллиматора плюс 1. При вращении коллиматора, совершающего оборот в сутки по часовой стрелке, произошла компенсация вращения Земли – -частицы все время вылетали в направлении к одному и тому же участку небесной сферы – и, соответственно, исчезли суточные периоды. При вращении 1 оборот в сутки по часовой стрелке коллиматора, расположенного в плоскости эклиптики и направленного на Солнце, -частицы все время вылетают в направлении на Солнце. При этом, как и ожидалось, исчезли околосуточные периоды – и солнечный и звездный.

• Наличие выделенных форм гистограмм, появляющихся в определенные моменты, зависящие от динамики системы СолнцеЛуна-Земля.

• Зеркальная симметрия гистограмм: Весьма часто (до 30% случаев) форма последовательных гистограмм зеркально симметрична – есть правые и левые формы.

Глава заканчивается выводом, что самый общий итог многолетних исследований феномена макроскопических флуктуаций - доказательство неслучайности тонкой структуры формы гистограмм, построенных по относительно небольшому числу результатов измерений хода во времени флуктуаций в процессах различной природы (от биохимических реакций и шумов в гравитационной антенне до -распада). Накопленный опыт позволяет сделать утверждение о том, что детальная форма тонкой структуры гистограмм не зависит от природы процесса, флуктуации которого исследуются и в каждый момент в данном географическом пункте подобна для процессов различной природы. Также, суммируя обзор экспериментальных результатов, можно сделать вывод, что существует изменяющееся во времени, внешнее по отношению к измеряемой системе воздействие, определяющее в каждый данный момент спектр амплитуд флуктуаций (формы соответствующих гистограмм) в ходе процессов различной природы. При этом, найденные периоды этого воздействия, его глобальный, планетарный характер, позволяют говорить о его космофизической природе.

Вторая глава посвящена рассмотрению методики обработки экспериментальных данных, на которой основано обнаружение основных эффектов феномена макроскопических флуктуаций. Эту методику условно можно разделить на два этапа. Первый этап иллюстрирует рис. 1. Здесь, рис. 1А представляет исходный ряд величин флуктуаций некоторого процесса. Этот ряд, разбивается на короткие отрезки, обычно 30-100 точек. На рис. 1В, в качестве примера, приведены четыре таких 100-точечных отрезка. Каждый из этих отрезков является исходным материалом для построения гистограммы.

На рис. 1С приведены четыре гистограммы, построенные на основе отрезков, показанных на рис. 1В. После этого, каждая гистограмма сглаживается несколько раз k-точечным прямоугольным окном.

Результаты сглаживания гистограмм, представленных на рис. 1С показаны на рис. 1D. Число сглаживаний и ширина окна зависят от свойств исходного ряда и, в первую очередь, от величины его дисперсии.

Чаще всего используется величина k = 4 и число сглаживаний, лежащее в интервале 10 20 раз. В результате применения описанной выше процедуры, исходный ряд флуктуаций, рис. 1А, преобразуется в последовательность гистограмм, рис. 1D, которая является основным объектом дальнейшего анализа. На рис. 2А дан пример последовательности из N = 20 гистограмм, являющейся исходным материалом для процесса экспертного сравнения.

Рис. 1. Методика построения гистограмм.

A B Рис. 2. Исходная последовательность (А) и пары подобных гистограмм (В).

Данная последовательность, являясь результатом первого этапа, тождественна последовательности на рис. 1D. Каждая гистограмма в ней сравнивается со всеми другими гистограммами этой или другой подобной последовательности. В случае, если гистограммы сравниваются с гистограммами той же последовательности, необходимо произвести N(N -1) 2 попарных сравнений, для различающихся последовательностей одинаковой длины - N сравнений. Так, для исследования последовательности, рис. 2А, необходимо 190 сравнений.

Рис. 2В дает 10 пар гистограмм из 190 возможных, которые, в результате экспертной оценки, признаны похожими.

Рис. 3. Пример построения распределения интервалов для последовательности гистограмм, приведенной на рис. 2.

Заключительной стадией второго этапа является построение распределения интервалов между парами подобных гистограмм, иллюстрируемое рис. 3. Под интервалом, понимается промежуток времени, разделяющий пару гистограмм во временном ряду. Экспертная оценка, являясь двузначной, имеет своим результатом заключение о подобии или непохожести гистограмм. В первом случае, интервал входит в распределение с весом равным единице, во втором – нулю. Так, например, в последовательности из N = 20 гистограмм, представленной на рис. 2А, имеются N -=15 пар гистограмм разделенных интервалом равным пяти. Из них только две пары с номерами №2-№7 и №7-№ найдены подобными. Следовательно, в результирующем распределении, основанном на последовательности, показанной на рис. 2А, интервал №будет иметь значение равное двум.

Построение распределения интервалов, завершая процесс обработки экспериментальных данных, является основой дальнейшего анализа, в процессе которого были получены основные свойства феномена макроскопических флуктуаций, описанные в настоящей работе.

Третья глава содержит рассмотрение разработанных и реализованных в диссертационной работе источников флуктуаций и систем для их мониторинга. Такими источниками являются -распад, а также различные полупроводниковые структуры. Основное внимание уделено полупроводниковым источникам флуктуаций. Глава содержит краткое рассмотрение типов шумов, которые известны для рассматриваемых полупроводниковых структур, также приводятся принципиальные схемы и конструктивные особенности разработанных источников флуктуаций. Рассматривается набор статистических тестов, позволяющих выделить из разработанных и испытанных источников флуктуаций наиболее удобные для исследования ФМФ. Таким источником оказался источник флуктуаций на специальном шумовом диоде.

Четвертая глава посвящена изложению результатов исследования эффекта местного времени на малых пространственно-временных масштабах. Глава начинается рассмотрением эксперимента по синхронной пространственно-разнесенной регистрации флуктуаций в трех географических пунктах: г. Пущино, с. Дюксин и г. Тбилиси.

Пункты регистрации находятся на расстояниях для которых существование эффекта местного времени твердо установлено, что позволяет рассматривать данный эксперимент как способ проверить пригодность использования для практики исследований феномена макроскопических флуктуаций разработанных полупроводниковых источников флуктуаций.

После воспроизведения известных эффектов полупроводниковые источники флуктуаций были использованы в эксперименте ПущиноБольшевик, где показано существование эффекта местного времени для долготной разности расстояний между местами проведения измерений – 15 км. В последующих сериях экспериментов расстояние между источниками флуктуаций было доведено от 8 км до 500 метров, потом от 15 м до 1 м. Для всех этих расстояний было продемонстрировано наличие эффекта местного времени.

Увеличение пространственно-временного разрешения метода позволило детальное исследование структуры пика местного времени в ходе которого было обнаружено его расщепление на два субпика, аналогичных расщеплению суточного периода на «звездный» и «солнечный». Детальное экспериментальное исследование этого феномена позволило разработать методику дальнейшего исследования полученных субпиков, на основе расщеплений «солнечного» и «звездного» пиков суточного периода, что позволило получить расщепления следующего, второго порядка, и сформулировать гипотезу о фрактальной структуре пика местного времени. На рис. 4 показаны результаты исследований расщепления второго порядка в суточном периоде. Данное исследование использует методику постепенной локализации пика в различных временных рядах, позволяющих построение гистограмм длительностью 10-сек гистограмм, рис. 4 а), 2сек гистограмм, рис. 4 б), 02-сек гистограмм - рис. 4 в).

Высокое пространственно-временное разрешение метода, достигаемое с использованием полупроводниковых источников а) б) в) Рис. 4. Распределение интервалов для 10-сек гистограмм, а), 2-сек гистограмм, б), 02-сек гистограмм, в).

флуктуаций, позволило проведение лабораторных экспериментов по исследованию азимутальной выраженности эффекта местного времени.

В ходе этих экспериментов было получено, что данный эффект четко выражен для направлений север-юг и восток-запад. Для «диагональных» направлений такой выраженности не наблюдалось.

Объяснение этому факту было получено в нескольких сериях экспериментов с движущимися источниками флуктуаций. Результаты специально спланированных самолетных экспериментов показали, что выраженность эффекта зависит от угла между осью симметрии измерительной системы и вектором скорости ее движения. Данный вывод прошел дополнительную проверку в автомобильных экспериментах с движущимися источниками флуктуаций, где было показано отсутствие какой-либо проявленности эффекта местного времени в случае, если ось симметрии измерительной системы ортогональна вектору скорости ее движения.

Рис. 5. 0.5-минутные гистограммы, построенные по результатам измерений -активности 239Pu, во время солнечного затмения 4 декабря 2002 г в Афинах (38° с.ш., 23°66 в.д.) Гистограмма в центре 2-ой строки (выделена более темным цветом) - с точностью в 0.5 минуты соответствует моменту максимума затмения.

Пятая глава рассматривает феномен появления некоторой выделенной формы гистограмм во временных рядах флуктуаций, которые появляются с точностью 0.5 – 1 минуту в моменты наступления максимума солнечного затмения, в разные годы и месяцы, в разных географических пунктах, при измерениях флуктуаций в процессах различной природы. Пример такой гистограммы выделен темным цветом в центре второй строки на рис. 5. Наличие подобных гистограмм, появляющихся в определенные моменты в динамике системы СолнцеЗемля-Луна, дает возможность приблизиться к пониманию механизмов, определяющих форму спектров амплитуд флуктуаций в процессах различной природы. Совокупность известных к настоящему времени данных, позволяет предположить, что моменты появления выделенной формы гистограмм связаны с решениями уравнения dS/dt = 0, где S – площадь треугольника, образованного центрами Солнца, Земли и Луны.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ.

1) Временные ряды флуктуаций тока обратно смещенного p-n перехода полупроводниковых структур могут быть использованы в практике исследований феномена макроскопических флуктуаций.

2) Показано существование эффекта местного времени на малых пространственно-временных масштабах. Минимальный исследованный пространственный масштаб составляет 0.75 м, минимальный временной масштаб (длительность используемых гистограмм) составляет 0.2 мс.

3) Существование эффекта местного времени на малых пространственно-временных масштабах позволило использовать данный эффект в лабораторных экспериментах – была разработана соответствующая методика, превращающая эффект местного времени в удобный инструмент исследования феномена макроскопических флуктуаций.

4) Обнаружена и исследована фрактальная структура пика местного времени и суточного периода.

5) Исследована азимутальная зависимость эффекта местного времени.

6) Показано существование эффекта местного времени для движущихся источников флуктуаций. Исследована азимутальная выраженность эффекта местного времени в случае движущихся источников флуктуаций. Было показано, что выраженность эффекта местного времени зависит от угла между осью симметрии измерительной системы и вектором скорости ее движения. Данный результат открывает методическую возможность исследования пространственных масштабов неоднородностей ответственных за существование эффекта местного времени и суточного периода.

7) Исследована характерная форма гистограмм, возникающая в момент максимума солнечного затмения и особенности ее проявления.

Работы по изучению феномена макроскопических флуктуаций, начинались с исследования флуктуаций скорости биохимических реакций и долгое время биохимические системы являлись основным и единственным объектом исследований. Выяснение универсального характера феномена, его космофизической обусловленности и расширение области исследований на физические системы, позволившее, в рамках настоящей работы, увеличить пространственновременное разрешение метода и получить ряд новых результатов, не отменяет важность получаемых результатов для понимания биофизических процессов. Полученные в работе результаты, кроме очевидного физического значения, способствуют лучшему пониманию природы дискретных значений параметров, характеризующих биологические объекты, например, явления скейлинга, обнаруживаемого при исследовании дискретных множеств параметров, характеризующих биологические системы.

Список публикаций по теме дисертации.

1. В.А. Панчелюга О соотношении между тонкой структурой и статистическими флуктуациями в распределении результатов измерений. // Биофизика, т. 46, №5, 2001, с. 803-806.

2. S.E. Shnoll, V.A. Panchelyuga On the characteristic form of histograms appearing at the culmination of solar eclipse // physics/0603029, 2006, 11 p.

3. S.E. Shnoll, V. A. Panchelyuga Cosmo-physical effects in the time series of the GCP network // physics/0605064, 2006, 19 p.

4. Панчелюга В.А., Коломбет В.А., Каминский А.В., Панчелюга М.С., ШнольС.Э. Эффект местного времени в шумовых процессах. // Вестник Калужского университета. 2006, №2, с. 3-8.

Pages:     ||
|



© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.