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

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 Общее число публикаций за 2007 г (+ Монография) Общий индекс цитируемости > – 5 человек

ОТДЕЛЕНИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКОЙ ФИЗИКИ ПИЯФПИЯФ Состав ОТФ: 72(1) средний возраст 56,6 года средняя зарплата руб./мес. доктора кандидаты без степени вед.инж. ст.лаб. + аспиранты 26(1) возраст, лет человек

Найдена перенормировка спектра спиновых волн (магнонов) в первом порядке по 1/S. Показано, что взаимодействие магнонов приводит к появлению щели в спектре k. Получены выражения для затухания спиновых волн k. Показано, что магноны – хорошо определенные возбуждения как в квантовом, так и в классическом 2D ферромагнетиках ( k

Степенное распределение размеров лавин в дискретном сверхпроводнике. Рисунок из работы S.Field, J.Witt, F.Nori, X.Ling, Phys.Rev.Lett, 74, 1206(1995) Скачкообразное изменение магнитного потока в дискретном сверхпроводнике. Рисунок из работы C.M.Aegerter, M.S.Welling, R.J.Wijngaarden, Europhys.Lett., 65, 753(2004) Во многих экспериментах по изучению критического состояния жестких сверхпрводников второго рода и дискретных сверхпроводников наблюдалась лавинообразная динамика магнитного потока, то есть при равномерном изменении внешнего магнитного поля магнитный поток в системе менялся скачкообразно, а размеры возникающих скачков демонстрировали степенное распределение. ОТДЕЛЕНИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКОЙ ФИЗИКИ ПИЯФПИЯФ Изучение лавинообразной динамики магнитного потока в дискретных сверхпроводниках С.Л. Гинзбург, А.В. Накин, Н.Е. Савицкая

Полный магнитный поток в СКВИДе (a,b) и его измерения (c,d) как функция внешнего магнитного поля. Размер СКВИДа N=65 и DJ=0.1 Степенное распределение размеров лавин в дискретном сверхпроводнике. Рисунок из монографии С.Л.Гинзбург, Н.Е.Савицкая «Лавины магнитного потока и самоорганизованная критичность в дискрет-ных сверхпроводниках», Изд-во ПИЯФ, 2007 ОТДЕЛЕНИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКОЙ ФИЗИКИ ПИЯФПИЯФ Нами предложено теоретическое объяснение лавинообразной динамики магнитного потока в критическом состоянии дискретных сверхпроводников. Построена реалистическая модель дискретного сверхпроводника с внутренней пространственной стохастичностью, с помощью которой доказано, что возникновение лавин магнитного потока в дискретных сверхпроводниках обусловлено реализацией в них явления самоорганизованной критичности.

Нормированная масса извлечена из измерений: AC susceptibility – намагниченность, теплоемкости С, энтропии S. Измерения проводились в магнитом поле В, в случае 3 He – при разных плотностях – показаны внизу слева на правом рисунке Нормированная эффективная масса извлечена из измерений на металлах с тяжелыми фермионами (левый рисунок) и из измерений на двумерном 3 He (правый рисунок), сплошная линия – теория. Из рисунков видно, что обе жидкости (электронная и 3 He) ведут себя одинаково вблизи точки фермионной конденсации несмотря на огромную разницу между электроном и атомом гелия. ОТДЕЛЕНИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКОЙ ФИЗИКИ ПИЯФПИЯФ Универсальное поведение сильнокоррелированных Ферми-систем В.Р. Шагинян

В.И. Исаков, К.А. Мезилев и др. ОТДЕЛЕНИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКОЙ ФИЗИКИ ПИЯФПИЯФ Исследование удалённых нейтроно- избыточных ядер области магичности вблизи 132 Sn В рамках программы изучения ядер вдали от линии стабильности проведены исследования нейтроноизбыточных ядер в области магичности вблизи олова-132. Были вычислены массы ядер в окрестности 132 Sn, определены спектры их возбужденных состояний, а также распадные характеристики уровней. Предсказана возможность появления высокоспиновой изомерии в ряде ядер тяжелее 132 Sn, и вычислены энергии соответствующих изомерных состояний. Расчеты хорошо согласуются с полученными впоследствии экспериментальными данными, в частности касающимися состояний 7 - в ядрах сурьмы-134 и йода-136. Показано, что в ядрах тяжелее 132 Sn реализуется возможность появления ``сверхразрешенных" радиационных M1 - переходов.

Зависимость потенциала, создаваемого лептонами, от расстояния между антипротоном и ядром гелия в случае молекулы НеН. Штрих-пунктирная линия - основное состояние, сплошная - первое возбужденное, пунктирная - 30-е возбужденное (ридберговское) состояние. Последнее существенно, поскольку в эксперименте атомы Н получаются именно в ридберговских состояниях. Точками показана потенциальная кривая для несвязанной системы Не + p - +Ps В связи с достижениями последних лет по получению атомов антиводорода на пучке замедленных антипротонов в ЦЕРНе рассчитаны молекулы, состоящие из атома антиводорода Н и обычных атомов водорода и гелия Н, Не. Потенциальные кривые рассчитаны впервые не только для основного, но и для возбужденных состояний молекул. ОТДЕЛЕНИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКОЙ ФИЗИКИ ПИЯФПИЯФ Метастабильные состояния молекулы гелий-антиводород Л.Н. Лабзовский и др. Рассчитаны также все возможные каналы распада таких молекул: адронная и лептонная аннигиляция, выброс атома позитрония (Ps). В отличие от молекулы НН, для молекулы НеН предсказано существование метастабильных ридберговских состояний с временем жизни порядка sec. Это говорит о возможности сосуществования материи и антиматерии в течение достаточно длительных (в молекулярном масштабе) промежутков времени.

Е.Г. Друкарев, А.И. Михайлов и И.А. Михайлов ОТДЕЛЕНИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКОЙ ФИЗИКИ ПИЯФПИЯФ Ионизация и возбуждение атомов фотонами высоких энергий Показано, что, начиная с некоторой энергии 0 доминирующим механизмом образования ионов оказывается ионизация, сопровождающаяся образованием e + e - пар. При > 0 соответствующие сечения превосходят сечения обычного фотоэффекта и комптоновского рассеяния на атоме. Зависимость 0 от Z: кривая 1 соответствует одноэлектронному иону, кривая 2 – нейтральному атому

М. Г. Козлов, С. Г. Порсев и др. ОТДЕЛЕНИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКОЙ ФИЗИКИ ПИЯФПИЯФ Новое ограничение на вариацию параметра F=α 2 m p /m e На временах ~13 миллиардов лет (красное смещение z=6.4 ), когда вселенная была примерно в 14 раз моложе, чем сейчас, наблюдается линия тонкого перехода однократно ионизованного атома углерода С II и линии вращательных переходов молекулы CO. Для линий тонкого перехода С II частота перехода fs ~ ( Z) 2 и fs / = 2 /. Для линии вращательных переходов молекулы CO частота перехода не зависит от, однако чувствительна к отношению масс протона и электрона : rot ~ R и rot / = /. Если и/или изменяются, соответствующие красные смещения будут различаться: z /(1+z) = 2 / - /. Сравнение красных смещений позволяет получить ограничение на вариацию параметра F= 2 m p /m e : F/F = (-0.1 ± 1.0) 10 -4

Теория: 0.43 МэВ Экс.группаРеакция BES e + e - J/Ψ + - BELLEe + e - pp K 0 BABARe + e - p K 0 X CDFp A K 0 p X HERA-Bp p K 0 p X PHENIXAu Au K - n X LEPe + e - p K 0 X HyperCPp C u K 0 p X SPHINX p C K 0 + X BELLE +Si K 0 p X BABARe +Be p K 0 + X CLAS p K 0 K + n CLAS p K + K - p n WA89 - A K 0 p X > 600 работ ОТДЕЛЕНИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКОЙ ФИЗИКИ ПИЯФПИЯФ ПЕНТАКВАРК + масса = 1530 МэВ ширина < 9 МэВ Экс.группаРеакция стат. LEPS C 12 K + K - n 4.6 LEPS D 2 K + K - n 5 SVD p A K 0 S p X 5.6 DIANA K + Xe K 0 S p (Xe) 4.4 BC A K 0 S p X 6.7 HERMES e + d K 0 S p X 5.2 ZEUS e + p e + K 0 S p X 4.6 Эксперименты, подтверждающие существование пентакварка Эксперименты, в которых он не наблюдался DIANA: = 0.36 ± 0.11 МэВ Теория: 2 МэВ V.V.Barmin et al, Phys Atom.Nucl. 70 (2007) 35 C. Lorce, e-Print: arXiv: [hep-ph] C. Lorce, Phys.Rev. D74 (2006)

Я. И. Азимов и др. ОТДЕЛЕНИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКОЙ ФИЗИКИ ПИЯФПИЯФ Объяснение, почему виден в одних экспериментах и не виден в других Объяснение, почему + виден в одних экспериментах и не виден в других Проанализированы существующие данные по рождению Тэта-бариона и предложена гипотеза о механизме этого процесса. Предполагается, что многокварковые (экзотические) адроны образуются в основном из многопартонных конфигураций, возникающих либо в виде адронных остатков в жестких процессах, либо просто как виртуальные кратковре- менные флуктуации начальных адронов. При этом процесс рождения многокварковых адронов оказывается новой разновидностью жестких процессов. Такой подход дает качественное объяснение, почему Тэта-барион виден в одних экспериментах и не виден в других. Удается также предложить новые эксперименты, которые более четко решат вопрос о существовании (или отсутствии) экзотических адронов. Подтверждение и детальное исследование Тэты и других многокварковых адронов может существенно продвинуть понимание структуры КХД и природы конституэнтных кварков.

Ratios of different secondaries produced in midrapidity region in pp collisions. Short horizontal solid lines show results of the QGSM calculations Yu.M. Shabelski et al. ОТДЕЛЕНИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКОЙ ФИЗИКИ ПИЯФПИЯФ Midrapidity production of secondaries in pp collisions at RHIC and LHC energies in the quark-gluon string model Yields of secondaries (h) in the central (midrapidity) region at high (RHIC) energies are determined by the presented diagram with Pomeron exchange. There are 3 constants in the middle vertex, for the yields of pions, kaons and baryons. Only two constants are presented in the yield ratios. They are known from the comparison of the previous data (CERN ISR, FNAL fixed target, etc.) with QGSM calculations. Only one parameter used for fit is the ratio of strange/nonstrange quarks in the sea which was found to be Small correction to the presented diagram for the difference of baryon/antibaryon yields due to gluon string junction diffusion were accounted for. This contribution was taken from the previous papers. h P P

ОТДЕЛЕНИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКОЙ ФИЗИКИ ПИЯФПИЯФ Polarized DIS at small x and small Q 2 predictions for COMPASS S.I. Troyan et al. COMPASS operates with small Q 2 ( Q 2 < 3 GeV 2 ) and small x ~ so DGLAP cannot be used there. We combine the resummation of Leading Logarithms and the shift ( = GeV – infrared cut-off) COmmon Muon Proton Apparatus for Structure and Spectroscopy Prediction for z - dependence Position of the turning point is sensitive to N g /N q, so the experimental detection of it will allow to estimate the ratio N g /N q Will be checked by COMPASS in 2008 N g /N q =0 N g /N q =-5 N g /N q =-8 N g /N q =-15.6

М.Г. Рыскин, В.А. Хозе и др. ОТДЕЛЕНИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКОЙ ФИЗИКИ ПИЯФПИЯФ Дифракция на LHC Новая модель pp-взаимодействий при высоких энергиях включает многочастичные эйкональные перерассеяния и много-померонные (n- >m) взаимодействия, учитывающие поглощение (экранирование) промежуточных партонов Простая интерпретация на языке развития ливня партонов допускает реализацию модели в Monte Carlo ( важно для underlying events) Модель описывает t, d el /dt, d SD /dt dM 2, DD в области данных CERN-ISR – Tevatron Получены предсказания для LHC: t (LHC) ~ 90 mb (gap survival S 2 ~ 0.02 )

Various regimes for monopoles and strings in the case of two flavors: a) The monopole is free to fly the flux tubes are not yet formed b) The flux tubes change the shape of the monopole far away from its core, leaving the core essentially intact. Orientation of the chromomagnetic field inside the flux tube is essentially fixed c) Fluctuations in the orientation of the chromomagnetic field inside the flux tubes grow. Simultaneously, the monopole seen as the string junction, looses resemblance with the t Hooft– Polyakov monopole. It acquires a life of its own d) The transformation is complete. A global SU(2) symmetry restores in the bulk. Orientational moduli develop on the string worldsheet making it truly non-Abelian. The junctions of degenerate strings present what remains of the monopoles in this highly quantum regime. It is remarkable that, despite the fact we are deep inside the highly quantum regime, holomorphy allows one to exactly calculate the mass of these monopoles ОТДЕЛЕНИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКОЙ ФИЗИКИ ПИЯФПИЯФ A. Yung et al. Supersymmetric solitons and how they help us understand non-Abelian gauge theories M. Shifman, A. Yung Rev. Mod. Phys. 79 (2007) 1139 a) b) c) d) 200 pages

We developed a method of semi- classical quantization of the AdS 5 ×S 5 strings. The idea was that in order to consider quantum fluctuations around some particular classical solution we add some small cuts, i.e. poles, to the corresponding classical Riemann surface. In this way we were able to derive (or check) the next-to-leading corrections to the Bethe ansatz equations in the large t'Hooft coupling limit and, in particular, derive an important nontrivial part of the dressing factor. ОТДЕЛЕНИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКОЙ ФИЗИКИ ПИЯФПИЯФ N. Gromov et al. Complete 1-loop test of AdS/CFT and constructing the AdS/CFT dressing factor Two quantum fluctuations (poles) added to a certain classical solution (Riemann Surface). From the Bethe ansatz point of view the branch cuts of the Riemann surface are the result of a condensation of a large number of Bethe roots

Бете-анзатц позволяет вычислить аномальные размерности операторов не прибегая к диаграммному счёту! ОТДЕЛЕНИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКОЙ ФИЗИКИ ПИЯФПИЯФ Асимптотический Бете-анзатц для оператора твиста - J M уравнений для k=1,…,M корней Бете u k В.Н. Велижанин, Л.Н. Липатов и др. Асимптотический Бете-анзатц и четырёхпетлевая аномальная размерность в N=4 SUSY Аномальная размерность для оператора спина - M Диаграммный счёт: Три петли в КХД – 10 лет Бете-анзатц: Четыре петли в N=4 SUSY – 3 месяца S.Moch, J.A.M.Vermaseren and A.Vogt,Nucl. Phys. B688 (2004) 101 KLRSV J. Stat. Mech (2007) P10003 АдС/КТП-соответствие

ОТДЕЛЕНИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКОЙ ФИЗИКИ ПИЯФПИЯФ Четырёхпетлевая аномальная размерность для оператора твиста –2 Гармонические суммы: Сравнение аналитически продолженного результата при M 1 + с предсказанием, следующим из уравнения Балицкого-Фадина-Кураева-Липатова Асимтотический Бете-анзатц даёт неправильный результат - необходим учёт краевых эффектов

ОТДЕЛЕНИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКОЙ ФИЗИКИ ПИЯФПИЯФ В 2007 году Горшковым и Макарьевой совместно с коллегами из США и ЮАР была собрана крупнейшая в мире база данных по метаболической мощности живых организмов, насчитывающая более 3000 видов. Она охватывает все типы организмов (бактерии, растения и животные). Таким образом, живая материя имеет оптимальную мощность функционирования порядка нескольких Ватт на килограмм Теоретические проблемы биологического скейлинга В.Г. Горшков и А.М. Макарьева Распределение числа видов различных групп организмов по значениям метаболической мощности на единицу массы тела (Вт/кг)

ОТДЕЛЕНИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКОЙ ФИЗИКИ ПИЯФПИЯФ Биологические параметры Y организмов и экосистем зависят от размера тела X как Y/Y 0 = (X/X 0 ) Степенной показатель в этой зависимости, эквивалентный критическому индексу или фрактальной размерности, может принимать любое значение, определяемое эмпирически. На основании анализа собранной базы данных было показано, что степенная зависимость такого вида наблюдается только внутри эволюционно близких групп видов. При этом все виды, от мельчайших бактерий до крупнейших млекопитающих, имеют удельную метаболическую мощность в одних и тех же пределах. Существование оптимального метаболизма объясняет наблюдаемый факт неподвижности растений и передвижения животных и имеет ряд других важных приложений в биологической теории. Универсальные оптимальные пределы метаболической мощности для разных групп организмов

Результаты расчетов наблюдаемой (P+A) (поляризация плюс анизотропия рассеянных протонов) для трех указанных взаимодействий без учета (пунктир) и с учетом (сплошная кривая) плотностной зависимости в сравнении с экспериментальными данными. Расчет выполнялся в рамках DWIA Изучалась зависимость ядерных сил от плотности ядерной материи ρ при неупругом рассеянии поляризованных протонов на ядрах. Исследовалось возбуждение изовекторного уровня 1 + аномальной четности в ядре 12 С протонами 200 МэВ. Плотностная зависимость ядерных сил обусловлена как традиционными причинами (влияние принципа Паули, ферми движения нуклонов в ядре, влиянием среднего ядерного поля на рассеяние нуклонов), а также может быть обусловлена модификацией первичного NN взаимодействия ядерной средой. Рассматривались три вида параметризации ядерных сил: а) Эффективное NN взаимодействие на основе Боннского потенциала, зависящее от плотности ядерной материи; б) Эфф. NN взаим. на основе Парижского потенциала; в) Эфф. NN взаим. на основе Боннского потенциала для релятивистской ядерной материи. Во всех трех взаимодействиях рассматривалось только традиционная модификация NN взаимодействия в ядерной среде. Для всех трех рассматриваемых взаимодействий наблюдается улучшение согласия расчета с экспериментом при включении в расчет влияния плотностной зависимости ядерных сил. Удается достичь удовлетворительного описания наблюдаемой P+A в зависимости от угла рассеяния за счет включения только традиционной ной ной плотностной зависимости ядерных сил для всех трех трех рассматриваемых взаимодействий. ОТДЕЛЕНИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКОЙ ФИЗИКИ ПИЯФПИЯФ Исследование плотностной зависимости NN взаимодействия М.С. Онегин и др.

Рассчитаны пусковые зоны реактора ПИК. За счет меньшего числа ТВС в зоне (по сравнению с полной загрузкой) в таких конфигурациях можно не использовать выгорающие поглотители. ОТДЕЛЕНИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКОЙ ФИЗИКИ ПИЯФПИЯФ Повышение безопасности и улучшение параметров высокопоточного реактора ПИК А.Н. Ерыкалов и М.С. Онегин Расчетные эффективные коэффициенты размножения пусковых активных зон с алюминиевыми вытеснителями различной формы. Точность расчета пусковых зон оказывается лучше 0.4% Hf: H=204 мм; Eu: H=223 ммHf: H=226 мм; Eu: H=279 мм Hf: H=70 мм, PP1, PP2, PP3; Eu: H=83 мм, PP1, PP2, PP3- не полностью. Hf: H=185 мм.Hf: H=74 мм, PP1, PP3.

Продолжено изучение уменьшения роста концентрации трития в тяжеловодном отражателе реактора ПИК путем сдувки гелия. По этому вопросу сделана публикация в журнале Атомная Энергия и получено положительное решение Sssна выдачу патента на изобретение на способ удаления гелия. ОТДЕЛЕНИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКОЙ ФИЗИКИ ПИЯФПИЯФ В конфигурации с 15 ТВС были рассчитаны веса регуляторов (в тяжеловодном отражателе) и шторы. Сравнение расчетных весов с экспериментом приведено на рисунке. Определена эффективная доля запаздывающих нейтронов двумя методами.