Наукові відділи
Найважливіші наукові результати
- Відділ Астрофізики та елементарних частинок
- Відділ Фізики високих густин енергії
- Відділ Теорії квантових процесів у наносистемах
- Відділ Математичних методів в теоретичній фізиці
- Відділ Теорії нелінійних процесів в конденсованих середовищах
- Відділ Синергетики
- Відділ Теорії ядра і квантової теорії поля
- Відділ Комп'ютерного забезпечення наукових досліджень і науково-технічної інформації
Відділ Фізики високих густин енергії
- Система бозонів, досліджена в рамках моделі середнього поля. Ця фізична система має два важливих явища: фазовий перехід першого роду рідина-газ і конденсацію Бозе-Ейнштейна. Залежно від параметрів потенціалу середнього поля можна спостерігати два типи критичних точок (КТ), які належать до різних класів універсальності з різними наборами критичних показників. Як відповідні приклади розглядаються піонна та α-матерія.М.І. Горенштейн, В. Кузнєцов, О. Савчук
- Двобозонні кореляції імпульсу при фіксованому обмеженні числа частинок в протон-протонних зіткненнях при енергіях LHC досліджуються в простій аналітично розв'язуваній моделі системи теплового розширення.Було показано, що збільшення швидкості розширення, а також збільшення множинності частинок посилює внесок основного стану в імпульсні спектри частинок і призводить до пригнічення кореляції імпульсу Бозе-Ейнштейна. Ці висновки безпосередньо пов'язані з нещодавно виявленою в експерименті залежностю від множинності кореляції імпульсу Бозе-Ейнштейна в подіях p+p-зіткнень із високою множинністю на LHC.Ю.М. Синюков, С.В. Аккелін, М.Д. Аджимамбетов
- Отримано точний розв'язок для широкого класу моделей петель Полякова на гратці у довільній розмірності з U(N) і SU(N) калібрувальними групами в границі коли N та Nf прямують до нескінченності, де N - число кольорів, а Nf - це кількість ароматів кварків. Це дозволило отримати аналітичні вирази для екрануючих хромо-електричних та хромо- магнітних мас глюонів в фазі деконфайнменту. Також було встановлено, що у певній області параметрів в фазі деконфайнмента кореляційні функції мають експоненційний спад модульований осцілюючою функцією.Це означає, що хромо-електричні маси є комплексними.О.А. Борисенко, В. Челноков, С. Волошин
- Побудовано модель вершини взаємодії трьох фруассаронів, яка забезпечує малі поправки до початкового рівняння Дайсона-Швінгера й дозволяє вирішити проблему порушення унітарності в дифракційному народженні багатьох масивних пучків адронів (проблема Фінкельштейна-Кайанті).Є.С. Мартинов, Г. Терсімонов
- Виконано аналіз партонного розсіювання з урахуванням багатопартонних функцій розподілу. Досліджно властивості цих функцій. Отримані результати дають нову унікальну інформацію про структуру адронів та динаміку їхньої взаємодії.чл.-кор. НАН України Г.М. Зінов'єв
- Отримано рівняння стану взаємодійної системи пі-мезонів з конденсацією Бозе-Айнштайна та фазовим переходом першого роду. Запропоновано методи пошуку таких фізичних систем шляхом вимірювання флуктуацій електричного заряду.М.І. Горенштейн, Р.В. Побережнюк, О.В. Савчук
- Досліджено двочастинкові кореляції імпульсів в системі N однакових бозонів на основі квантового канонічного ансамбля. Виявлено нові ефекти пов'язані з високотемпературною конденсацією Бозе-Айнштайна піонів в малих системах.Ю.М. Синюков, М.Д. Аджимамбетов, С.В. Аккелін
- На основі варіаційного принципу показано, що умова просторового колапсу в неідеальному бозе-газі не пов'язана з величиною чи знаком двочастинкової довжини розсіяння, на відміну від результату, що випливає з рівняння Гроса-Пітаєвського, яке передбачає наявність колапсу в цій системі при від'ємній довжині розсіяння.Б.Є. Гринюк, К.О. Бугаєв
- Інтеґровну гідрокінетичну модель вдосконалено шляхом включення додаткових механізмів випромінювання фотонів з метою детального аналізу спектрів прямих фотонів, а також вимірювань еліптичного та триангулярного потоків при зіткненнях ядер на релятивістських колайдерах важких іонів на прискорювачах RHIC та LHC. Аналіз відповідних експериментальних даних показав, що самоузгоджений опис цих даних потребує включення механізмів, пов'язаних з процесами конфайнмента («адронізаційні фотони»), та ефектів заплутаності.Ю.М. Синюков, чл.-кор. НАН України Г.М. Зінов'єв
- Запропоновано новий формалізм описування системи для сумішей адронів із довільними радіусами твердого кора і такими кластерами, як легкі ядрa. На його основі вперше отримано рівняння стану для цих сумішей, яке виходить за рамки наближення Ван дер Ваальса і на базі якого проаналізовано модель адронного резонан-сного газу, що дало змогу якісно описати множинності адронів і ядер, виміряних в центральних зіткненнях ядер колаборацією ALICE CERN за енергії в системі центра мас 2760 ГеВ і колаборацією STAR BNL при 200 ГеВ.K.О. Бугаєв, Б.Є. Гринюк, В.В. Сагун, O.І. Іваницький, чл.-кор. НАН України Г.М. Зінов'єв
- Розвинуто новий метод прямого порівняння експериментальних значень кумулянтів зарядів, що зберігаються в центральних зіткненнях важких іонів, та теоретичних обчислень флуктуацій у великому канонічному ансамблі. Його застосовано до аналізу флуктуацій баріонів в експериментах на Великому адронному колайдері.М.І. Горенштейн, Р.В. Побережнюк
- Розвинуто оригінальний метод самоузгодженого врахування флуктуацій чисел частинок з індукованим поверхневим натягом та кривиною при дослідженні рівняння стану. Такий підхід дає змогу узагальнити класичну концепцію морфологічної термодинаміки на випадок густих сумішей як больцманівських, так і квантових частинок із відштовхуванням твердого кору. На відміну від стандартного формулювання таких рівнянь стану коефіцієнти поверхневого натягу і кривини при цьому пригнічуються за умови високих густин не експоненційними, а степеневими функціями тиску системи.К.О. Бугаєв
- Обчислено вплив скінченних розмірів системи та глобального збереження заряду на термальні флуктуації в околі критичної точки. Досліджено скінченну систему, що обмінюється частинками зі скінченним термостатом. Показано, що такий статистичний ансамбль відрізняється від відомих ансамблів - канонічного і великого канонічного, і що глобальні ефекти збереження заряду сильно впливають на кумулянти розподілу кількості частинок. І якщо розмір системи є достатньо великий, то ефекти глобального збереження заряду можна описати аналітично в рамках розробленого методу підансамблю. Показано, що ефекти скінченних розмірів починають відігравати значну роль, коли довжина кореляції більшає через близькість до критичної точки або коли система достатньо мала порівняно з власним об'ємом окремої частинки.М.І. Горенштейн, Р.В. Побережнюк
- Знайдено модифікацію колінеарних еволюційних рівнянь, що дає змогу покращити описання партонних функцій розподілу в області малих частин поздовжнього імпульсу та додати вагоміші теоретичні аргументи щодо пояснення ймовірної появи режиму насичення.чл.-кор. НАН України Г.М. Зінов'єв
- На базі теорем теорії аналітичної S-матриці та дисперсійних співвідношень для амплітуд пружного розсіяння показано, що при високих енергіях у відношенні реальної частини амплітуди до її уявної частини домінує внесок кросинг-непарної компоненти амплітуди одерона. Асимптотично ці відношення мають протилежні знаки для протон-протонного та протон-антипротонного розсіянь.Є.С. Мартинов, Г.C. Терсімонов
- Вперше отримано однокомпонентне квантове рівняння стану ван дер Ваальса для твердих сфер з квантової статистичної суми. Запропонований аналітичний метод самоузгодженого обчислення виключеного об'єму частинок у щільному середовищі узагальнено на суміш твердих сфер довільного числа різних радіусів твердого кору. Знайдене квантове рівняння стану екстрапольовано для умов великих густин та узагальнено для сумішей випуклих твердих частинок довільної форми для розмірностей простору, більших ніж 2.К.О. Бугаєв
- Сформульовано модель утворення зворотних нуклонів важкими баріонними резонансами у протон-ядерних зіткненнях.М.І. Горенштейн
- В рамках розвинутої інтеґровної гідрокінетичної моделі виявлено схожість процесів «м'якої фізики» в зіткненнях ядер золота при енергіях на нуклонну пару 200 ГеВ на RHIC, свинцю при енергіях LHC 2.76 і 5.02 ТеВ та ксенону при 5.44 ТеВ.Ю.М. Синюков, В.М. Шаповал, М.Д. Аджимамбетов
- Термодинамічно узгоджену модель середнього поля застосовано для опису щільних бозонних систем при високій температурі і нульовому хімічному потенціалі. Показано, якщо притягувальна компонента середнього поля є настільки сильною, що порушується умова стійкості системи (ефективна маса частинок більше або дорівнює нулю), то у мультибозонній системі виникає фазовий перехід 1-го роду і утворюється скалярний польовий конденсат. З'ясовано, що в присутності конденсату дозволені стани системи існують за умови нульової ефективної маси частинок, тобто бозонні квазічастинки стають безмасовими.Д.В. Анчишкін
- Рiвняння стану з iндукованим поверхневим натягом узагальнено на випадок квантових газiв iз взаємодiєю середнього поля. Це дає змогу вийти за рамки наближення ван дер Ваальса для квантових систем. Знайдено явнi вирази для квантових вiрiальних коефiцiєнтiв довільного порядку в наближенні низької густини. Обчислено всі вiрiальні коефiцiєнти для квантового рiвняння стану ван дер Ваальса.К.О. Бугаєв, О.І. Іваницький, В.В. Сагун, чл.-кор. НАН України Г.М. Зінов'єв
- В моделі синхротронного випромінювання, яке виникає внаслідок взаємодії кварків з колективним полем конфайнменту в зіткненнях релятивістських важких іонів, розраховано спектр фотонів з великими поперечними імпульсами і порівняно їх з експериментальними даними. Зроблено висновок про можливість виявлення такого випромінювання при народженні лептонних пар у відповідних експериментах.чл.-кор. НАН України Г.М. Зінов'єв
- На основі моделі Фруасарона та Максимального Одерона, що описує взаємодію протонів при нульових переданих імпульсах показано, що новітні дані експерименту ТОТЕМ в CERN свідчать про відкриття внеску одерона, передбаченого майже 50 років тому. Узагальнення моделі для диференційних перерізів пружного розсіяння нуклонів показало також наявність одеронних ефектів у взаємодії протонів та антипротонів за високих енергій при ненульових переданих імпульсах.Є.С. Мартинов
- Побудовано статистичну модель кварк-глюонних мішків з неперервним переходом у високотемпературну фазу. Обчислено термодинамічні функції і флуктуації зарядів. Встановлено узгодження з результатами, отриманими у КХД на ґратці.М.І. Горенштейн
- В рамках еволюційної моделі зіткнень важких іонів при енергіях LHC показано, непружні реакції після переходу матерії в адронний стан впливають на співвідношення кількості частинок різного типу. Такі реакції є важливим (компенсувальним) фактором народження адронів, що обмежує пряме дослідження рівняння стану кварк-глюонної плазми і початкових умов формування надгустої матерії.Ю.М. Синюков, В.М. Шаповал
- Запропоновано модель народження віртуальних фотонів, яка базується на ефекті синхротронного випромінювання, що виникає від взаємодії кварків з колективним кольоровим полем, що забезпечує конфайнмент. Виявлено, що інтенсивність такого випромінювання для гарячого середовища розміром 1-10 фермі (що якраз очікується в зіткненнях релятивістських іонів) є дуже близькою кількісно до звичайного об'ємного механізму народження фотонів та ді-лептонів за температур Т=200-300 МеВ. Найцікавішою рисою такого механізму є високий ступінь поляризації фотонів. Знайдено, що віртуальні фотони розвивають дуже помітну специфічну анізотропію за кутом розподілу лептонів по відношенню до тривимірного імпульсу пари. Показано, що таке випромінювання буде неізотропним для нецентральних зіткнень. Як результат, коефіцієнт еліптичної анізотропії для ді-лептонної пари буде також пропорційний до ексцентриситету створеної системи і може бути виміряний в експерименті. Така кутова анізотропія відсутня в механізмі Дрелла-Яна та інших "стандартних" об'ємометричних механізмах і могла би бути, якщо буде знайдена експериментально, вельми ефективним сигналом утворення кварк-глюонної плазми в релятивістських зіткненнях адронів та важких іонів.чл.-кор. НАН України Г.М. Зінов'єв
- Проаналізовано найновітніші дані експерименту ТОТЕМ за енергії 13 ТеВ разом з даними про повні перерізи та відношення реальної частини до уявної амплітуди пружного розсіяння протонів та антипротонів на протонах за енергій взаємодії, більших за 5 ГеВ. Наведено арґументи про те, що несподівано мале значення відношення 0.098±0.01 знайдене в експерименті TOTEM, свідчить однозначно про перше експериментальне підтвердження існування «одерона» в його так званому максимальному вигляді.Є.С. Мартинов
- Розвинуто модель адрон-резонансного газу з включенням ефектів взаємодії між баріонами. В моделі проведено розрахунки флуктуації баріонного числа - кумулянти 3-го та 4-го порядку - при її застосуванні до центральних ядро-ядерних зіткнень.М.І. Горенштейн
- На основі знайденого рівняння стану із індукованим поверхневим натягом, яке дає можливість вийти за межі наближення Ван дер Ваальса, досліджено термодинамічні властивості адронної матерії з високою надійністю в області хімічного фрізаута для температури Т=50-170 МеВ та баріонного хімічного потенціалу μ = 0-770 МеВ. З опису експериментальних адронних множинностей вперше було знайдено рівняння стану фази, що утворюється за енергій зіткнення ядер в системі центру мас √s = 4.9-9.2 ГеВ/нукл, та наведено вагомі арґументи на користь того, що це - фаза, в якій адрони є майже безмасові. Це може свідчити про те, що сучасні експериментальні дані підтверджують існування не критичної, а три-критичної точки в КХД матерії.К.О. Бугаєв, В.В. Сагун, О.І. Іваницький, чл.-кор. НАН України Г.М. Зінов'єв
- Мезонні резонанси K*(892) з часом життя 4-5 фм/с використано як зонд для аналізу просторово-часової картини процесів ядро-ядерних зіткнень. Знайдено, що майже половина цих мезонів народжується в адронному середовищі і 70% продуктів їхнього розпаду взаємодіє із середовищем. Це свідчить про існування щільної адронної матерії з часом життя, не менше ніж 5 фм/с після закінчення процесу адронізації кварк-глюонної плазми. Числові розрахунки цієї картини в рамках інтеґровної гідрокінетичної моделі приводять до результатів, що співпадають з даними експериментів на LHC.Ю.М. Синюков, В.М. Шаповал
- Запропоновано формулювання ґраткової SU(2) глюодинаміки в термінах геометричних кластерів двох типів, побудованих з петель Полякова,, одержано термодинамічно еквівалентний її опис в околі фазового переходу деконфайнменту. Вперше вивчено температурну залежність коефіцієнту поверхневого натягу фізичних кластерів безпосередньо з ґраткової КХД і продемонстровано, що дана величина може використовуватися в якості нового параметру порядку відповідного фазового переходу.К.О. Бугаєв, О.І. Іваницький, В.В. Сагун, Д.Р. Олійниченко, Г.М. Зінов'єв
- Побудовано розширену модельадронного резонансного газу, яка включає відштовхувальні, притягальні ван дер Вальсові взаємодії між баріонами. Ця модель описує фазовий перехід 1-го роду рідина-газ в ядерній матерії при низьких температурах, великих баріонних густинах. Поведінка флуктуацій, кореляцій баріонного числа, електричного заряду, дивності при високих температурах Т =(140-190) МеВ в так званій області кросовера виявляється дуже близькою до результатів, отриманих в квантовій хромодинаміці на ґратці.М.І. Горенштейн
- Показано, що в двох моделях з чотирикварковою взаємодією (модель Намбу-Іона-Лазініо, модель Келдиша), що відрізняються поведінкою їхніх кореляційних довжин, допускають аналітичний розгляд при скінчених температурах, кваркових густинах, кваркові конденсати є нечутливі до деталей взаємодії в таких моделях.Г.М. Зінов'єв
- В рамках розробленої інтеґровної гідрокінетичної моделі досліджено залежність від поперечного імпульсу парних кореляцій з участю дивних мезонів, баріонів, що народжуються в зіткненнях ядер на Великому адронномуколайдері (LHC), Релятивістському колайдері важких іонів (RHIC). Знайдені кореляційні функції різних типів пар частинок (каон-каон, лямбда-протон, каскад-протон) дали змогу відновити фемтоскопічну просторово-часову картину емісії цих дивних пар. Відкрито явище pT-скейлінгу для імпульсної поведінки кореляційних каонних, піоннихфемто-радіусів. Цей результат підтверджено експериментально як на RHIC, так і на LHC.Ю.М. Синюков, В.М. Шаповал