Научный сотрудник Лаборатории нейтронной физики ОИЯИ Заки Ибрахим в серии вычислительных исследований показал, как универсальный математический подход позволяет проектировать устройства для управления волнами различной природы. Его работы демонстрируют, что концепции из фотоники и акустики могут стать ключом к созданию нейтронной оптики нового поколения.
Под руководством специалиста ЛНФ ОИЯИ ученые из научных центров Египта, Саудовской Аравии и Марокко успешно применили модели многослойных тонкопленочных структур для решения задач в нескольких областях. Так, в течение последних четырех лет исследователи разработали модели «умного» окна для энергосбережения в фотонике (Sci. Rep. 12, 2022), высокочувствительного биосенсора в фононике (Sci. Rep. 15, 2025) и эффективного спинового фильтра для нейтронов (Plasmonics 20, 2025).
Новая работа, результаты которой опубликованы в журнале Scientific Reports, посвящена более сложной геометрической системе — акустическому волноводу со встроенными боковыми резонаторами. Их расположение подчинено не простой периодической закономерности, а более комплексной апериодической последовательности Туэ-Морса. Моделирование показало, что такая структура позволяет создавать множественные, узкие и настраиваемые пики пропускания в запрещенной для звуковых волн зоне. Дальнейшее изучение этого свойства откроет путь к разработке высокоточных акустических фильтров, избирательно пропускающих несколько заданных частот одновременно.
Несмотря на то, что исследование было выполнено для акустических систем, его результаты применимы и для нейтронной физики. Математический аппарат, описывающий распространение звука в волноводе с резонаторами, полностью аналогичен уравнениям для транспорта нейтронов в канале с резонансными поглотителями.
«Наша работа показывает, что волновые процессы в самых разных структурированных средах можно описывать и контролировать в рамках единого подхода. Эта универсальность важна, поскольку она объединяет концепции из фотоники, фононики и других областей физики волн, что в конечном итоге может способствовать созданию более эффективных сенсоров и устройств для практического применения, — прокомментировал результаты исследования Заки Ибрахим. — Я хотел бы выразить искреннюю признательность ОИЯИ, Университету Бени-Суэйф и Академии научных исследований и технологий (ASRT) Египта за их постоянную поддержку».
Таким образом, работа ученых формирует концептуальную основу для разработки инновационных нейтронно-оптических устройств. В перспективе такую модель можно будет использовать для создания нейтроноводов, которые обеспечат беспрецедентную точность в спектральной и пространственной селекции пучков. Подобные технологии способны значительно расширить возможности экспериментальных установок на импульсных источниках нейтронов, включая реактор ИБР-2 в ЛНФ ОИЯИ.