ОТДЕЛЕНИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКОЙ ФИЗИКИ ОТДЕЛЕНИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКОЙ ФИЗИКИ ОТДЕЛЕНИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКОЙ ФИЗИКИ ПИЯФПИЯФ Петербургский Институт Ядерной Физики им. Б.П.Константинова. - презентация

1 ОТДЕЛЕНИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКОЙ ФИЗИКИ ОТДЕЛЕНИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКОЙ ФИЗИКИ ОТДЕЛЕНИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКОЙ ФИЗИКИ ПИЯФПИЯФ Петербургский Институт Ядерной Физики им. Б.П.Константинова РАН

2 Структура ОТДЕЛЕНИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКОЙ ФИЗИКИ ПИЯФПИЯФ Сектор квантовой теории поля (В.А. Кудрявцев) Сектор теоретической физики высоких энергий (Д.И. Дьяконов) Сектор теории сильных взаимодействий (В.Ю. Петров) Сектор теории электрослабых взаимодействий (Г.С. Данилов) Сектор теоретической ядерной физики (М.Г. Рыскин) Сектор атомной физики (А.И. Михайлов) Сектор теории конденсированного состояния (С.Л. Гинзбург) Группа физики реакторов (Ю.В. Петров) Общее число публикаций за 2005 г

3 ОТДЕЛЕНИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКОЙ ФИЗИКИ ПИЯФПИЯФ ДОКТОРОВ 26(1) КАНДИДАТОВ 36 Н.С. БЕЗ СТЕПЕНИ 5 ВЕД.ИНЖЕНЕРОВ 2 СТ.ЛАБОРАНТОВ 5 ВСЕГО 74(1) +АСПИРАНТОВ 2 Средняя зар. плата 7286 руб. / мес. Состав ОТФ: 77 средний возраст 54,8 года

4 ОТДЕЛЕНИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКОЙ ФИЗИКИ ПИЯФПИЯФ Международная конференция: Тематика 100 участников perturbative QCD, BFKL- and DGLAP- evolution equations, polarized & nonpolarized parton distribution functions, small- x physics hard diffraction and Pomeron physics heavy ion collisions, quark-gluon plasma nonperturbative QCD, lattice computations, chiral model of hadrons hadron spectroscopy, exotic states: pentaquark, glueball, etc. precision tests of Standard Model, extensions of Standard Model

5 ОТДЕЛЕНИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКОЙ ФИЗИКИ ПИЯФПИЯФ Фрустрированные двухуровневые дефекты в 2D антиферромагнетиках С.Малеев, А.Сыромятников Двухуровневые дефекты (примеси) в 2D антиферромагнетиках вызывают большой интерес в последнее время из-за связи этой проблемы с физикой некоторых ВТСП-материалов. В данной работе изучаются динамические свойства двухуровневых примесей в 2D и квази-2D антиферромагнетиках. Рассматривается только случай дефектов, симметрично связанных с двумя соседними спинами матрицы. Получены выражения для динамической восприимчивости отдельной примеси и проанализировано влияние примесей на свойства антиферромагнетика. Показано, что восприимчивость дефекта имеет лоренцевский пик, ширина которого пропорциональна T 3, и нерезонансный вклад. Мнимая часть нерезонансного члена не зависит от частоты w и приводит к аномально сильному затуханию магнитных возбуждений в антиферромагнетике, пропорциональному nw, где n - атомная концентрация дефектов.

6 ОТДЕЛЕНИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКОЙ ФИЗИКИ ПИЯФПИЯФ Процессы переброса в спиральных магнитпых структурах (MnSi) С.Малеев В кристаллах энергия возбуждений (электроны, фононы, спиновые волны) не зависит от сдвига (переброса) импульса на вектор обратной решетки В спиральных магнитных структурах это не так, если есть взаимодействия, нарушающие закон сохранения полного спина. Переброс на волновой вектор спирали где L длина спирали, связывает возбуждения с РАЗНЫМИ энергиями! Это приводит к сильному изменению спектра спиновых волн. Был изучен класс кубических магнетиков без центра инверсии, где спиральная структура обусловлена взаимодействием Дзялошинского - Мориа между соседними спинами Оказалось: Перебросы не влияют на спиновые волны с импульсом вдоль спирали (синяя линия).Перпендикулярные возбуждения расщепляются на две ветви: нижняя (зелёная) при малых импульсах пропорциональна а верхняя (красная) имеет щель равную характерной энергии ДМ взаимодействия. Оценки показывают, что это расщепление в MnSi можно изучать нейтронами.

7 ОТДЕЛЕНИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКОЙ ФИЗИКИ ПИЯФПИЯФ С.Гинзбург, М.Пустовойт Динамика в масштабно-инвариантных сетях возбудимых элементов

8 ОТДЕЛЕНИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКОЙ ФИЗИКИ ПИЯФПИЯФ Динамика в масштабно-инвариантных сетях возбудимых элементов Интернет и нейронные структуры мозга – примеры масштабно-инвариантных (scale-free) сетей, где функция распределения узлов по числу связей имеет степенной вид: Рост таких сетей носит самоорганизованный характер. Возбудимые элементы (к примеру, нейроны), связанные в сеть с такой топологией, формируют сложные пространственно-временные паттерны активности. Изучение связи топологии нервной системы с локальной динамикой нейронов может существенно продвинуть наше понимание процессов обработки информации мозгом.

9 ОТДЕЛЕНИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКОЙ ФИЗИКИ ПИЯФПИЯФ В. Шагинян Аномальное поведение энтропии металлов с тяжелыми фермионами Если электронная система содержит фермионный конденсат, то ее энтропия S содержит независящее от температуры T слагаемое S 0, Наличие такого слагаемого может быть проверено экспериментально, коэффициент линейного расширения металлов определяется энтропией p --- давление и V --- объем При низких температурах стремится к константе b

10 ОТДЕЛЕНИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКОЙ ФИЗИКИ ПИЯФПИЯФ Аномальное поведение энтропии металлов с тяжелыми фермионами Эксперимент: R.Kuchler et al., Phys. Rev. Lett. 91, (2003 ) Есть фермионный конденсат Нет фермионного кондесата

11 ОТДЕЛЕНИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКОЙ ФИЗИКИ ПИЯФПИЯФ Закон Грюнайзена Для нормальных металлов Электронная система металла с тяжелыми фермионами содержит фермионный конденсат Закон Грюнайзена нарушается, что соответствует эксперименту. В.Р. Шагинян, Письма в ЖЭТФ 79, 344 (2004). теплоемкость M * - эффективная масса

12 ОТДЕЛЕНИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКОЙ ФИЗИКИ ПИЯФПИЯФ В.Исаков, Ю.Новиков Массы и зарядовые радиусы ядер в цепочке А=48 изобар. В рамках программы исследования ядер удаленных от линии стабильности изучены ядра от Ca до Ni с А=48. Использовались два метода 1) спаривательных корреляций 2) изобарическая симметрия с учетом нарушения кулоновскими силами

13 ОТДЕЛЕНИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКОЙ ФИЗИКИ ПИЯФПИЯФ Массы и зарядовые радиусы ядер в цепочке А=48 изобар. Показано, что 1) Имеет место рост зарядовых радиусов вблизи ядра Ni за счет примеси протонных орбиталей. 2) Зарядовые радиусы возбужденных изоаналоговых состояний больше, чем для основных состояний.

14 ОТДЕЛЕНИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКОЙ ФИЗИКИ ПИЯФПИЯФ Электронные конфигурации и периодическая таблица для сверхтяжелых элементов. М.Тржасковская и др. Периодичность повторение конфигураций валентных электронов В сверхтяжелых элементах за счет релятивистских эффектов Периодический Закон нарушается. В работе выполнены систематические расчеты для сверхтяжелых элементов 111 < Z

15 ОТДЕЛЕНИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКОЙ ФИЗИКИ ПИЯФПИЯФ Двойная фотоионизация гелия Е. Друкарев Двойная фотоинонизация гелия вызывает большой интерес в связи с экспериментами по измерению энергетических распределений при больших энергиях. В работе прослежена эволюция формы спектральной кривой с изменением энергии фотона. Эволюция определяется сингулярностью 2хэлектронной волновой функции (когда расстояние между электронами обращается в ноль). Другие авторы не учитывали этой сингулярности. В данной работе вычисление проведено с волновыми функциями, в которых заложено правильное поведение вблизи сингулярности.

16 ОТДЕЛЕНИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКОЙ ФИЗИКИ ПИЯФПИЯФ 2-электронный захват на ионе с испусканием фотона. А. Михайлов, И.Михайлов, А.Нефедов и др. Столкновение иона с зарядом Z с легким атомом с захватом 2х e и испусканием фотона γ. (RDEC ). Эксперимент на легких ионах RDEC не обнаружен В работе Амусьи процесс вычислен в нерелятивистском приближении и приведены соображения, что при больших Z сечение растет. Однако, эксперимент на U (Z=92) также не обнаружил RDEC Показано что значительного усиления не должно быть. Сечение ожидается большим для меньших Z. Предсказывается большое сечение для твердотельной мишени. Приведенные формулы позволяют выбрать оптимальные условия для экспериментов по обнаружению RDEC.

17 > 550 работ ОТДЕЛЕНИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКОЙ ФИЗИКИ ПИЯФПИЯФ ПЕНТАКВАРК + масса = 1530 МэВ ширина < 15 МэВ В 2005 году больше ненаблюдений Наблюдали LEPS ZEUS SVD и в ИТЭФ (декабрь) DIANA

18 ОТДЕЛЕНИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКОЙ ФИЗИКИ ПИЯФПИЯФ Д. Дьяконов, В. Петров, Н.Громов, С.Слизовский Квантовые детерминанты полей с нетривиальной голономией Невылетание кварков при ненулевой температуре T определяется cредним от Поляковской петли: W= 0, вылетание = 0, невылетание Решеточные данные --- фазовый переход T= 180 MeV

19 ОТДЕЛЕНИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКОЙ ФИЗИКИ ПИЯФПИЯФ Квантовые детерминанты полей с нетривиальной голономией Новые классические решения уравнений Янга-Миллса при T 0 KVBLL -калороны Отвечают W 0 нетривиальная голономия При T = 0 переходят в инстантон Калорон большого радиуса распадается на N конституентных монополей Считается, монополи обеспечивают конфайнмент в чистой глюодинамике Задача: вычислить эффективный лагранжиан для Поляковской петли при высоких температурах и проследить его до точки фазового перехода. Вклад KVBLL нужен квантовый вес (детерминант)

20 ОТДЕЛЕНИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКОЙ ФИЗИКИ ПИЯФПИЯФ Вычислен точно вес KVBLL калорона. Метод вычисления: ADHM (Nahm) конструкция для функции Грина (производной по температуре). Константа определена по предельному случаю - инстантону Получены детерминант скалярных частиц фермионный детерминант детерминант глюонов мера интегрирования (детерминант по нулевым модам) Потенциал взаимодействия монополей: Свободная энергия в единицах T V c учетом калоронов 3 T=1.05Λ, 1.1Λ, 1.3 Λ (Λ – обрезание) При увеличении температуры тривиальная голономия (W=1) cтановится нестабильной. Может привести к =0 !

21 ОТДЕЛЕНИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКОЙ ФИЗИКИ ПИЯФПИЯФ Boojums в N=2 SUSY теории А. Юнг и др. В N=2 SUSY теории, в слабой связи, изучен богатый набор нетеоретико- возмущенческих явлений: теория находится в Хиггсовской фазе, цветная группа нарушена до U(1), неабелев конфайнмент монополей в теории есть солитоны, включая вихри и доменные стенки. Эффективные теории, локализованные внутри этих объектов реализуют ½ BPS-симметрию (нарушены 4 из 8 генераторов суперсимметрии) N Данная теория дает теоретико-полевую реализацию струн (ANO-вихри) и бран (доменные стенки), свойства которых изучены. Струна может кончаться boojum на бране. Их пересечение – boojum построено в данной работе. Показано: Boojums существуют в N=2 SUSY теории Янга-Миллса как решения классических уравнений Янга-Миллса. boojumЭффективная теория внутри boojum реализует ¼ BPS-симметрии.

22 ОТДЕЛЕНИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКОЙ ФИЗИКИ ПИЯФПИЯФ Boojums в N=2 SUSY теории Плотность энергии в boojum Собственная энергия boojum логарифмически расходится в инфракрасной области (в удьтрафиолетовой области обрезается конечным размером струны) Boojum отвечает единичному заряду на стенке, кулоновская энергия которого в d=2 расходится = log (r) Были рассмотрены также конфигурации отвечающие 2-м и более boojum и вычислено взаимодействие струн за счет boojum. Оно обращается в нyль: происходит точное сокращение взаимодействия кулоновских зарядов в стенке (бране) и взаимодействия струн в объеме. Это отвечает BPS-природе данного объекта.

23 Найдены точные выражения для первых двух поправок на конечный размер для распределения корней уравнения Бете и асимптотика энергии в квантовой sl(2) модели Гейзенберга в термодинамическом пределе при низких энергиях E~1/J. Этот предел изучается в контексте интегрируемости N=4 суперсимметричной теории Янга-Миллса. Используется техника двойного скейлинга в применении к уравнению Бакстера для нахождения корней уравнения Бете вблизи сгущения нулей функции Эйри. ОТДЕЛЕНИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКОЙ ФИЗИКИ ПИЯФПИЯФ Двойной скейлинг и поправки на конечный размер в sl(2) спиновой цепочке Н.Громов и др. hep-th/

24 ОТДЕЛЕНИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКОЙ ФИЗИКИ ПИЯФПИЯФ Диффракционное рождение W + 2 cтруи. В. Хозе, М.Рыскин и др. Процесс рождения gg Wqq важен так как служит Background для процесса дважды дифракционного рождения хиггсовского бозона, который рассматривается как один из основных способов поиска Хиггсовского бозона на LHC В работе явно вычислено сечение этих процессов для глюонов в бесцветном состоянии с J=0, которое может имитировать рождение Хиггса

25 Реджезация глюона ОТДЕЛЕНИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКОЙ ФИЗИКИ ПИЯФПИЯФ Уравнение БФКЛ в струнной модели Г.С. Данилов, Л.Н. Липатов p 1 A(s,t) p 2 p1p1 p2p2 t s =+++ Диаграммы для БФКЛ-померона Сгущение реджевских полюсов при j 1

26 ОТДЕЛЕНИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКОЙ ФИЗИКИ ПИЯФПИЯФ Рефлексивные числа и графы Бергера для постранств Калаби-Яо Г.Г. Волков, В.Н. Велижанин, Л.Н. Липатов и др. Уравнение пространств Калаби-Яо

27 ОТДЕЛЕНИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКОЙ ФИЗИКИ ПИЯФПИЯФ Графы Бергера – обобщение графов Дынкина Рекурентное построение рефлексивных векторов (1,1,1)=(1,1,0)+(0,0,1) (1,1,2)=(1,1,0)+2(0,0,1)(1,2,3)=(1,0,1)+2(0,1,1) E 6 (1,1,1)[3] (1) E6E6 E 6 (1,1,1,1)[4] (1) E 7 (1,1,2)[4] (1) E 7 (1,1,1,1,2)[6] (1) ~ ~

28 ОТДЕЛЕНИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКОЙ ФИЗИКИ ПИЯФПИЯФ В.Н. Велижанин, Л.Н. Липатов, А.И. Онищенко и др. Трёхпетлевая универсальная аномальная размерность Вильсоновских операторов в N=4 суперсимметричной теории Янга-Миллса

29 ОТДЕЛЕНИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКОЙ ФИЗИКИ ПИЯФПИЯФ Диффузионное приближение для уравнения БФКЛ БФКЛ-померон в N=4 и гравитон Неперенормируемость тензора энергии-импульса Предсказание АДС/КТП Пересечение померонной траектории в сильной связи Редже-траектория гравитона Согласие с пересуммированной теорией возмущения

30 В.В. Анисович, М.А. Матвеев, А.В. Саранцев и др. ОТДЕЛЕНИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКОЙ ФИЗИКИ ПИЯФПИЯФ Систематизация тензорных мезонов и обнаружение 2 ++ глюбола Анализ рождения резонансов I=0, J PC =2 ++ прояснил ситуацию с мезонами f 2 в области масс МэВ. Можно построить траектории qq -состояний на плоскости (n,M 2 ) ( n – радиальное квантовое число) и определить лишние состояния для таких траекторий. Дополнительное состояние является широким резонансом: f 2 ( ), Г= МэВ, отвечающему глюболу, лежащему на померонной траектории. hep-ph/

31 ОТДЕЛЕНИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКОЙ ФИЗИКИ ПИЯФПИЯФ Траектории f 2 мезонов на плоскости (n,M 2 ), где n – радиальное квантовое число. Числа отвечают массам M соответствующих мезонов. Таким образом все вакансии для qq – мезонов в интервале вплоть до 2450 МэВ заполнены и f 2 (2000) - глюбол.

32 ОТДЕЛЕНИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКОЙ ФИЗИКИ ПИЯФПИЯФ 1.Развитие подхода к анализу реакций фоторождения мезонов 2.Анализ реакций Eur. Phys. J. A24 (2005) 111 Eur. Phys. J. A25 (2005) 441 Eur. Phys. J. A25 (2005) 427 Выделение новых барионных резонансов из парциально-волнового анализа реакции фоторождения мезонов Новые состояния: В. Анисович, А. Саранцев, В. Никонов

33 ОТДЕЛЕНИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКОЙ ФИЗИКИ ПИЯФПИЯФ П. Побылица Волновые функции барионов в пределе большого числа цветов Волновые функции барионов на световом конусе начинаются с N кварков В работе показано, что при большом N один и тот же функционал W(g) описывает все низколежащие барионы и состояния рассения мезон+барион (универсальность) функционал W(g) удовлетворяет нелинейному уравнению эволюции которое решено аналитически в асимптотической области. Это позволяет найти аномальные размерности барионных операторов при большом N предложен метод нахождения W(g) из метода перевала для функционального интеграла решение классических уравнений с определенными граничными условиями выведены мягкопионные теоремы для W(g)

34 ОТДЕЛЕНИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКОЙ ФИЗИКИ ПИЯФПИЯФ Естественный реактор ОКЛО и изменение фундаментальных констант А.И.Назаров,М.С.Онегин,В.Ю.Петров,Ю.В.Петров,Э.Г.Сахновский ErEr B n =6-8 МэВ A+n (A+1) * Изменение ядерного потенциала на U сдвигает положение резонансного уровня E r, подобно сдвигу частоты радиоприёмника при изменении параметров резонансного контура

35 ОТДЕЛЕНИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКОЙ ФИЗИКИ ПИЯФПИЯФ 2004 год: Построена компьютерная модель реактора Окло для свежей зоны Современными методами Монте-Карло рассчитан спектр нейтронов Определена температура зоны из требования критичности реактора Учли выгорание свежей зоны в рамках модели с постоянной во времени формой пространственной гармоники. Оказывается, что спектр медленных нейтронов выгоревшей зоны заметно отличается от свежей. Меняется и осредненное по спектру сечение Sm. Это дает наиболее точное на сегодняшний день ограничение на изменение со временем год: 2006 год: Будет учтено влияние на нейтронный спектр и среднее сечение Sm изменения формы основной пространственной гармоники при выгорании.

36 ОТДЕЛЕНИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКОЙ ФИЗИКИ ПИЯФПИЯФ Концентрация трития в тяжеловодном реакторе А.Н.Ерыкалов где, – начальная концентрация гелия и трития при – асимптотическое значение.

37 ОТДЕЛЕНИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКОЙ ФИЗИКИ ПИЯФПИЯФ Концентрация трития в тяжеловодном реакторе Зависимость тритиевой активности от времени работы реактора t и скорости Зависимость тритиевой активности от скорости отбора гелия β и скорости обмена тяжелой воды γ для плотности потока тепловых нейтронов после 40 лет работы реактора. отбора гелия β при и плот-ности потока тепловых нейтронов – (1), – (2), – (3). обмена тяжелой воды γ при отсутствии отбора 3 Не () и плотности потока тепловых нейтронов – (1), – (2), – (3).

38 ОТДЕЛЕНИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКОЙ ФИЗИКИ ПИЯФПИЯФ Верификация MCNP

39 ОТДЕЛЕНИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКОЙ ФИЗИКИ ПИЯФПИЯФ

40 ОТДЕЛЕНИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКОЙ ФИЗИКИ ПИЯФПИЯФ И.Иванов и др. Кинетическая теория взаимодействия вращающегося магнитного поля динамического эргодического дивертора с плазмой в токамаке Для однородной плазмы направление ее вращения определяется направлением вращения внещнего магнитного поля антенны дивертора. Для плазмы с градиентом давления направление вращения совпадает с направлением диамагнитного тока и не зависит от направления вращения поля дивертора, если его частота не превосходит электронной диамагнитной частоты. В случае когда направления вращения плазмы и поля дивертора противоположны, антенна переходит из режима передачи энергии в режим извлечения электромагнитной энергии из плазмы.