Інститут теоретичної фізики ім. М.М. Боголюбова

Наукові відділи Найважливіші наукові результати

Архів 2010-2015

Відділ Астрофізики та елементарних частинок

2015
2014
2013
2012
2011
2010

Розглянуто моношаровий графен з рівномірною деформацією ґратки, яка в низькоенергетичній ефективній моделі описується постійним псевдомагнітним полем. Отримано розв'язки рівняння для щілини квазічастинок в присутності локальних взаємодій між квазічастинками і зовнішнього магнітного поля. Встановлено фазову діаграму системи (в площині псевдомагнітне поле - паралельне зовнішнє магнітне поле), де три квантовані холівські стани (феромагнітний, антиферомагнітний, скошений антиферомагнітний) реалізуються в різних областях діаграми. Показано, що структура фазової діаграми чутлива до знаку і величини певних локальних взаємодій, які порушують наближену SU(4) симетрію моделі.
Е.В. Горбар, В.П. Гусинін
Минулого року в спектрі галактики Андромеди, спектрах близьких скупчень галактик ми зареєстрували рентгенівську лінію випромінювання на енергії до 3.5 кеВ. Інтерпретація цієї лінії, як сигналу від розпаду темної матерії, визначає верхні, нижні обмеження на її можливу інтенсивність від області Галактичного центру. У цьому році ми зареєстрували таку лінію випромінювання на енергії 3.539±0.011 кеВ в тривалому спостереженні області Галактичного центру космічною рентгенівською обсерваторією XMM-Newton. Отриманий результат узгоджується із вказаними обмеженнями для цілого класу розподілів темної матерії в нашій Галактиці і відповідає радіаційному розпаду темної матерії з часом життя (6-8)×1027 сек. Хоча наразі складно виключити астрофізичне походження цієї лінії, базуючись виключно на спостереженнях Галактичного центру, отриманий результат є важливим тестом гіпотези розпаду темної матерії і надалі стимулює перевірку цієї гіпотези за майбутніми даними спостережень.
Д.А. Якубовський

Обчислено спінову холлівську провідність, термо-спіновий коефіцієнт у новому представнику діраківських матеріалів - силіцені. Показано, що стандартний формалізм Кубо для обчислення термопровідностей повинен бути доповнений включенням намагніченості для того, щоб виконувався третій закон термодинаміки. Це дозволило передбачити сильний спіновий ефект Нернста - спінтронний аналог звичайного ефекту Нернста-Етінгаузена - з нетривіальною залежністю від густини носіїв, прикладеного електричного поля у силіцені, інших діраківських матеріалах.
В.П. Гусинін, С.Г. Шарапов
Ідентифіковано слабку лінію на енергії Е ~ 3.5 кеВ в рентгенівському спектрі галактики Андромеди, центральної частини нашої Галактики, скупчення галактик Персея - об'єктів, домінованих темною матерією, які довго спостерігалися космічною рентренівською обсерваторією XMM-Newton. Нова лінія не була відомою раніше в спектрах галактик або скупчень галактик. Хоча нова лінія є слабкою, вона стає яскравішою в напрямку до центру космічних об'єктів, є сильнішою для скупчення галактик Персея, ніж для галактики Андромеди, і відсутня в дуже глибокому спостереженні "чистого неба". Хоча для індивідуальних об'єктів складно виключити можливість, що нова лінія є наслідком інструментального ефекту або виникає внаслідок переходу в атомних спектрах з аномальною світністю, спостережні параметри лінії можуть бути пояснені розпадом частинок темної матерії. Зокрема, інтерпретація нової лінії як лінії розпаду темної матерії повністю узгоджується з усіма наявними даними спостережень. Подальші детектування або не-детектування нової лінії в рентгенівських спектрах космічних об'єктів допоможе визначити її природу.
Д.А. Якубовський

Ромбоедричний багатошаровий графен разом із берналівським двошаровим графеном належить до нового класу кіральних двовимірних електронних систем, які характеризуються низькоенергетичним гамільтоніаном, що має кіральні властивості. Обчислено динамічну поляризаційну функцію у недопованому ромбоедричному багатошаровому графені з динамічно згенерованою щілиною. Враховуючи динамічну поляризаційну функцію отримано самоузгоджене рівняння для щілини чиї розв'язки показали, що щілина є максимальною у ромбоедричному тришаровому графені. Показано, що із подальшим збільшенням числа шарів щілина монотонно зменшується внаслідок того, що ефекти екранування в рівнянні для щілини виграють порівняно з ефектами зменшення кривизни електронних енергетичних зон.
В.П. Гусинін, Е.В. Горбар
Обчислено в лідируючому порядку теорії збурень радіаційні поправки до аксіального струму в ефекті кірального розділення в квантовій електродинаміці з ненульовою густиною ферміонів у зовнішньому магнітному полі. Хоча в літературі існували аргументи, які визначали аксіальний струм за допомогою кіральної аномалії через топологічний внесок найнижчого рівня Ландау у вільній теорії, було знайдено, що квантово електродинамічна взаємодія призводить до нетривіальних радіаційних поправок до аксіального струму. Прямі розрахунки проведені у лінійному порядку по зовнішньому магнітному полю показали, що нетривіальні радіаційні поправки до аксіального струму забезпечуються при ненульовій густині ферміонів сингулярністю ферміонного пропагатора на поверхності Фермі.
Е.В. Горбар
Фазовий перехід конфайнменту сильно вплинув на динаміку раннього Всесвіту. Віттеном була помічена можливість того, що частина кольорових об'єктів - кварків, глюонів - уникнула фазового переходу, залишилася у виді островків кольорових об'єктів, названих кварк-глюонними нагетами (кварковими нагетами - КН). Було розглянуто еволюцію Всесвіту, заповненого КН, на пізньому етапі його еволюції, коли вже сформувалися неоднорідності, такі, як галактики 1-ї або 2-ї групи. На такому пізньому, нелінійному етапі гідродинамічний підхід непридатний для аналізу. Замість нього використовують механічні аналоги. Він описує явища всередині комірки однорідності, дає хороший спосіб для вивчення скалярних збурень в різноманітних космологічних моделях. Була доведена сумісність космологічних моделей, що містять КН, з механічним підходом. З цією метою вивчалась модель Всесвіту, заповненого пильовою матерією (як баріонною, так і темною), радіацією, а також КН. На пізньому етап еволюції, а також для відстаней значно менших за масштаби однорідності, які близькі до 190 Mpс, наш Всесвіт сильно неоднорідний. Необхідно брати до уваги неоднорідності у виді галактик, груп, а також кластерів галактик. Ми припускали, що радіація, а також КН флуктуюють навколо деяких середніх значень. Ці флуктуації, а також неоднорідності збурюють метрику ФРВ, тому зручно користуватись механічним методом. Це дало змогу врахувати невеликий домішок кольорових об'єктів (КН), які збереглися після фазового переходу конфайнмента.
Л.Л. Єнковський
В рамках квантової геометродинаміки проаналізовано динаміку всесвіту, що розширюється. Показано, що рівняння квантової теорії можна звести до рівнянь Ейнштейна з додатковим джерелом гравітаційного поля, що має квантову природу. Після усереднення по відповідних квантових станах скалярного поля, яке відіграє роль сурогата первинної матерії, класичне джерело гравітаційного поля набуває форми баротропної рідини. Знайдено точний роз'вязок нелінійного рівняння для фази хвильової функції в моделі вільного скалярного поля і показано, що усереднене вільне скалярне поле перетворюється у спінову рідину Вейссенгоффа. У квазікласичному наближенні отримані рівняння співпадають з рівняннями теорії Ейнштейна-Картана. Проаналізовані випадки, коли внесок квантових ефектів у гравітаційну взаємодію стає помітним на макроскопічних (космологічних) масштабах. Продемонстровано, що, якщо не вся, то принаймні частина таких компонент матерії-енергії як темна матерія, темна енергія може мати квантове походження.
В.В. Кузьмичов
Наведено сучасний статус непрямих досліджень темної матерії в гамма-діапазоні, включаючи заявлену недавно лінію-кандидат на енергії ~130 ГеВ. Показано, що для вирішення питання про походження цієї лінії-кандидата (інструментальне, астрофізичне, розпад чи анігіляція частинок темної матерії) необхідні спеціальні спостереження центральної області Галактики за допомогою запланованої в 2018 році гамма-обсерваторії ГАММА-400.
Д.А. Якубовський, Д.І. Малишев
Показано, що існуючі обмеження на параметри темної матерії, що розпадається в кеВному діапазоні, можуть бути суттєво посилені за допомогою космічної обсерваторії LOFT (Large Observatory for X-ray Timing), яка є однією з чотирьох місій, вибраних Європейським космічним агенством для проекту Cosmic Vision, з можливістю запуску на початку 2020х років. За допомогою спеціально розроблених моделювань, які враховують існуючі (Requirement), перспективні (Goal) характеристики інструменту LAD (Large Area Detector) на борту LOFT, показано, що існуючі обмеження на параметри темної матерії, що розпадається, можуть бути посилені в 10-30 разів на широкому інтервалі енергій 1.5-30 кеВ. Це робить проект космічної обсерваторії LOFT придатним не лише для дослідження ряду астрофізичних задач, але й дає нагоду перевірити область параметрів фізики за рамками Стандартної моделі, недоступну жодному з існуючих або затверджених до фінансування наземних або космічних експериментів.
Д.А. Якубовський
За допомогою супутника Fermi проведено виміри, отримано обмеження зверху на потік випромінення від відомого джерела Cyg X-1 у діапазоні 0.03-300 ГеВ. Результати представлено окремо для жорсткого, м'якого спектрального станів джерела. У жорсткому стані спостережено слабке стале випромінення у діапазоні 0.1-10 ГеВ із степеневим спектральним законом з індексом Γ ≃ 2.6 ± 0.2. Цей результат дає сильне обмеження зверху на комптонівське випромінення радіо-джету, який простежується у даному спектральному стані. За припущення про синхротронну природу випромінення у МеВ-ному діапазоні отримано оцінку знизу на величину магнітного поля у джеті. Результати спостережень у ГеВ-ному діапазоні дозволяють значно обмежити параметри моделей гарячих акреційних потоків, згідно з якими гамма-промені продукуються через розпад нейтральних піонів, що виникають при зіткненнях високо-енергетичних іонів у внутрішніх частинах потоку. Результати спостережень у м'якому стані обмежують параметри прискорення електронів у зовнішній нетепловій короні навколо теплового акреційного диску. Зокрема, випромінення корони у ділянці спектру вище за 30 МеВ має бути досить слабким, що можна пояснити поглинанням γ-квантів у взаємних зіткненнях з породженням пар частинок. Розмір корони у цьому випадку не може перевищувати декілька десятків гравітаційних радіусів центральної чорної діри.
Д.І. Малишев
Поаналізовано багато-хвильові спостереження (від радіо до ТеВ гамма-променів) у 2010-2011 рр проходження періастру подвійної системи PSR B1259-63, яка є унікальною високо-масивною гамма-випромінюючою подвійною системою, одним із компаньонів у якій є молодий пульсар. За допомогою радіо-спостережень високої роздільної здатності вперше наведено беззаперечний доказ дифузного радіо-випромінення навколо пульсару. Спостереження Fermi телескопу показали несподівані спалахи системи у ГеВ-діапазоні енергій, близько 30 днів після проходження періастру. Ми об'єднали ГеВ данні із даними у інших діапазонах енергій, щоб прояснити походження цих спалахів. Не було знайдено жодних ознак змінності у радіо, рентгенівському чи ТеВ-діапазонах під час спалахів у ГеВ діапазоні. Наші оптичні спостереження виявили значну змінність біля періастру у лінії випромінення Hα , що може бути пояснене гравітаційною взаємодією між пульсаром, акреційним диском. Напівширина Hα лінії починає зростати з декількох днів до періастру до декількох днів після нього, і спадає між 18, 46 днями після періастру. У близькому інфрачервоному діапазоні спостерігається подібний спад у лінії Brγ між 40-м, 117-м днем після періастру. Припускаючи ідеалізований акреційний диск, така поведінка лінії Hα відповідає збільшенню густини, маси, розміру диску, яке після проходження періастру переходить у зменшення відповідних параметрів. Обговорюється можливість пояснення ГеВ спалаху різким зменшенням розміру акреційного диску, а також можливий фізичний зв'язок між станом диску, спостережуваним гамма-випроміненням.
Д.І. Малишев
Досліджено дифузний фон гама-випромінення в околі галактичної площини на енергіях 60-200 ГеВ. Показано, що спектр цього випромінення змінюється в просторі, допускаючи значні особливості, порівнюючи з гладкою усередненою степеневою залежністю. Енергія і форма особливостей змінюється в залежності від точки спостереження на небі. Доведено, що спектральна особливість в околі 130 ГеВ, яка була знайдена в декількох регіонах в околі галактичного центру і галактичної площини не може бути інтерпретована як гамма-лінія, проте може бути компонентою дифузного випромінювання, що має інструментальне або астрофізичне походження. Пояснення цієї лінії розпадом темної матерії видається сумнівним.
Д.І. Малишев
Побудовано карту неба в жорсткому рентгенівському діапазоні з детальним урахуванням систематичної похибки. Адаптовано для відображення результатів аналізу даних супутника XMM-Newton спеціалізований веб-інтерфейс http://skyview.virgoua.org для доступу до карт неба. Розміщено в вільний доступ карти неба в жорсткому рентгенівському, гамма-діапазоні.
Д.І. Малишев, Д.О. Савченко, Д.А. Якубовський
Здійснено теоретичний аналіз бозе-ейнштейнівської конденсації газу магнонів, утворених завдяки потужній накачці в тонких ферімагнітних плівках залізо-ітрієвого гранату як системах скінченного розміру. При цьому враховано таку властиву цьому магнітному матеріалу обставину, як наявність мінімума в спектрі спінових хвиль при повному значенні хвильового вектора. Введено поняття про високотемпературну бозе конденсацію, описано її характерні риси. З'ясована роль граничних умов для спінових змінних і показано, що у випадку вільних спінів на межах зразка в системі може формуватися магнонна гратка. Знайдені умови, що сприяють її утворенню.
А.І. Бугрій
Для спінових систем з симетріями Z(2), Z(3) обчислено вільну енергію у вигляді скінченної суми за відношеннями (ітерованих) головних власних значень трансфер матриці. Показано, що для моделі Ізинга на смузі шириною M = 16 наближене значення вільної енергії стає практично невідрізним від точного вже після 5 ренормгрупових ітерацій. Розглянуто спінову систему з симетрією Z(5) на смузі шириною М. Проаналізовано фазову структуру моделі в площині констант зв'язку t1, t2. Отримано положення чотирьох фіксованих точок, що відповідають: 1) стандартній моделі (t1=t2); 2) векторній моделі (t1, t2 параметрично зв'язані); 3), 4) додаткові фіксовані точки t1=0.589, t2=0.053, симетрична їй t1= 0.053, t2=0.589. Таким чином, отримана загальна структура фіксованих точок моделі. Показано, що критична експонента ν в додаткових фіксованих точках прямує до нескінченності з ростом ширини смуги M, що вказує на те, що ці точки відповідають фазовому переходу нескінченного порядку. В усіх розглянутих моделях, у випадках, коли відомі точні результати, даний підхід демонструє дуже добре їх відтворення.
В.А. Кушнір
Знайдено, що явне врахування границь впливає на об'ємну мікроструктуру гелію-II. Зокрема, у виразах для енергії фонона, енергії основного стану системи з'являється додатковий топологічний множник 2-d порівняно з відомими формулами для циклічної системи (тут d - кількість нециклічних координат).
М.Д. Томченко
Запропоновано новий підхід до проблеми граничних умов для збурень скалярного типу в теорії світу на брані. Він полягає у розгляді топології просторово замкнутого всесвіту, що обмежує компактну область у чотиривимірному просторі. У даному просторі не існує іншої границі, крім самої брани, тому конфігурація характеризується як багатовимірна теорія без границь (no-boundary). Показано, що рівняння для скалярних збурень ефективно замикаються на брані у такому підході, якщо її просторова кривина є малою. Знайдено дві додаткові моди еволюції збурень густини матерії, присутність яких принципово відрізняє дану модель від стандартної космології, основаної на загальній теорії відносності.
О.В. Візнюк, Ю.В. Штанов
Проведено оцінку залишкового магнітного поля на надвеликих просторових масштабах в сценарії інфляції у мінімально відкритому Всесвіті. Показано, що очікувана амплітуда магнітного поля на масштабах, більших за масштаб кривини простору, не може перевищувати 10-59 Гс у даному сценарії.
Ю.В. Штанов
Обчислено швидкість народження частинок після космологічної інфляції в інфляційних сценаріях на основі бозону Хіггса, в моделі Старобінського з урахуванням розширення Всесвіту. Показано, що в даних моделях явище параметричного резонансу не виникає, і теорія збурень у борнівському наближенні дає для швидкості народження частинок вирази, що збігаються з відповідними виразами у просторі Мінковського.
Ю.В. Штанов
Представлено класичні розв'язки О(3) нелінійної сігма моделі з параметризацією сфери S2 ортогональними хвильовими векторами (граткою). Розв'язки системи диференціальних рівнянь редукуються до рівнянь Ліувілля, sin-, sinh- Гордон рівнянь через рівняння самодуальності Белавіна-Полякова. О(3)- нелінійна сігма модель є континуальною моделлю антиферомагнетиків. Дано також розв'язки типу хвильового кристалу для SO(5) нелінійної сігма моделі як моделі високотемпературної надпровідності купратів. Побудовано конформні калібрувально-інваріантні тензорні закони збереження для абелевих р-форм калібрувальних теорій, конформної гравітації Янга, як білінійних форм дуальних по Ходжу напруженості полів, конформних полів Кіллінга. Ці тензорні струми існують в критичних розмірностях простору-часу, в яких тензор енергі-імпульсу є безслідовим.
О.І. Бацула
Досліджено ефект Казимира для зарядженої скалярної матерії у сталому, однорідному зовнішньому магнітному полі. У загальному випадку отримані кінцеві вирази для поверхневої густини вакуумної енергії, тиску на граничну поверхню. Розглянута асимптотична поведінка густини вакуумної енергії, тиску у випадках сильного, слабкого зовнішнього магнітного поля. Доведено, що у сильному зовнішньому магнітному полі густина вакуумної енергії практично не залежить від особливостей граничних умов.
Ю.О. Ситенко, С.А. Ющенко
Розроблено реджеометричну (Редже+геометрія) модель для лептон-адронних, адрон-адронних процесів. Новим у цьому підході є те, що: а) ці два різні класи реакцій розглядаються на спільній основі, а також: б) економія у виборі вільних параметрів, більшість яких є спільною для різних класів процесів - глибоко-віртуального ексклюзивного розсіяння Комптона, ексклюзивного дифракційного народження векторних мезонів, пружного розсіяння протонів.
Л.Л. Єнковський
Досліджено кіральну асиметрію нормального основного стану в квантовій електродинаміці з ненульовою густиною ферміонів у зовнішньому магнітному полі. Обчислено власну енергію електрона в квантово-електродинамічній плазмі в лідируючому порядку теорії збурень по константі зв'язку і в лінійному порядку відносно зовнішнього магнітного поля. Знайдено, що кіральна асиметрія нормального основного стану системи характеризується двома новими діраківськими структурами. Одна з них є знайомим кіральним зсувом, який обговорювався у попередніх роботах де розглядалася модель Намбу-Йона-Лазініо. Інша структура є новою. Хоча вона формально виглядає як кіральний хімічний потенціал, однак вона є непарною функцією повздовжньої компоненти імпульсу, яка направлена вздовж магнітного поля. Причина появи цієї нової кіральної структури, яка зберігає парність, пов'язана з далекодіючим характером квантово-електродинамічної взаємодії. Знайдено форму поверхні Фермі у слабкому магнітному полі.
Е.В. Горбар
The phase diagram of a Dirac semimetal in a magnetic field at a nonzero charge density was studied. It is shown that there exists a critical value of the chemical potential at which a first-order phase transition takes place. At subcritical values of the chemical potential the ground state is a gapped state with a dynamically generated Dirac mass and a broken chiral symmetry. The supercritical phase is the normal (gapless) phase with a nontrivial chiral structure: it is a Weyl semimetal with a pair of Weyl nodes for each of the original Dirac points. The nodes are separated by a dynamically induced chiral shift. The direction of the chiral shift coincides with that of the magnetic field and its magnitude is determined by the strengths of the magnetic field, the quasiparticle charge density, and the strength of the interaction.
Е.В. Горбар

Для двошарового графену отримано фазову діаграму у площині затравочного нематичного параметру, який може бути присутній у зразках внаслідок експериментально неконтрольованої деформації, і різниці потенціалів на верхньому і нижньому затворах. Критична лінія на фазовій діаграмі розділяє дві фази системи: фазу з гібридним спіновим станом із щілиною у квазічастинковому спектрі і одночасно ненульовим нематичним параметром порядку, і фазу з гібридним долинним станом, який характеризується також присутністю ненульового нематичного параметру порядку. Одна частина критичної лінії відповідає фазовим переходам першого роду, яка закінчується в критичній точці, а інша частина критичної лінії відповідає фазовим переходам другого роду.
В.П. Гусинін, Е.В. Горбар
Досліджено вплив щілин різного типу у електронному квазічастинковому спектрі на повздовжню і поперечну провідності двошарового графену. Обчислено точний аналітичний вираз для магнітооптичної провідності використовуючи низькоенергетичний гамільтоніан і вивчено як щілина, що порушує симетрію відносно віддзеркалення часу, впливає на лінії поглинання. Для двошарового графену у нейтральній точці із чотирма різними типами щілин обчислено оптичну холівську і повздовжню провідності у відсутності зовнішнього магнітного поля і показано, яким чином стани, що порушують симетрію відносно віддзеркалення часу, можуть експериментально бути спостережені за допомогою ефектів Кера і Фарадея.
В.П. Гусинін, Е.В. Горбар
Було отримано нові результати про дифракційну дисоціацію протонів на Великому Адронному Колайдері (LHC), а саме:
було обраховано
а) диференційні перерізи одинарної, подвійної диференційної дисоціації протонів на LHC при енергіях 7, 8 ТеВ;
б) ефективні перерiзи, проінтегровані по t (квадрату переданого імпульсу), по відсутній масі М або змінній Фейнмана (пов'язаній з відношенням маси М до повної енергії зіткнення).
Отримані передбачення порівняно з експериментальними даними з прискорювача LHC і таким чином визначено деякі з вільних параметрів моделі. Критерієм вірогідності (якості) передбачень служив мінімум середньоквадратичного відхилення теорії від експерименту.
Л.Л. Єнковський
Відкрито новий ефект: передбачається "провал" в конусі дифракційної дисоціації при наближенні до точки t=0, зумовлений непружним формфактором нуклона. Експериментатори колаборації ТОТЕМбудуть шукати це явище в ЦЕРНі на прискорювачi LHC. Отримані результати (передбачення) про перерізи пружної, непружної дифракції (одинарної, подвійної) вже знайшло застосування при плануванні експериментів на прискорювачі LHC.
Л.Л. Єнковський
Проведено огляд відкриття прискореного розширення Всесвіту і теорії темної енергії з нагоди присудження нобелівської премії з фізики в 2011 році.
Ю.В. Штанов
Проведено огляд і здійснено розвиток квантового підходу до проблеми космологічної сингулярності, започаткованого піонерською ідеєю П.І. Фоміна про квантове народження Всесвіту. Даний підхід, зокрема, вирішує дві принципові проблем квантової космології - проблему еволюції квантового стану, його ймовірнісної інтерпретації.
Ю.В. Штанов
Показано, що процес генерації баріонної асиметрії в моделі nuMSM супроводжується генерацією сильних гвинтоподібних (helical) магнітних полів, які мають збуджувати струми в первинній плазмі, роблячи її неоднорідною. Ефекти наявності сильних магнітних полів, неоднорідностей мають бути враховані в реалістичному сценарії генерації баріонної, темної матерії в ранньому Всесвіті.
О.М. Боярський
Для перевірки повної області параметрів темної матерії, згенерованої в рамках моделі nuMSM, необхідна роздільна здатність рентгенівського телескопа, порівняна з внутрішньою шириною лінії розпаду темної матерії, що означає потребу в збільшенні спектральної роздільної здатності на порядок величини. Така роздільна здатність наразі досягнута в рамках існуючої технології мікрокалориметрів. Дослiджено можливiсть запуску такої мiсiї з детекторами у виглядi мiкрокалориметрiв, полем зору розмiром ~10 градусiв, визначено її основні параметри, обговорена стратегія спостережень.
О.М. Боярський, Д.А. Якубовський
Наведено сучасний статус непрямих досліджень темної матерії в гамма-діапазоні, включаючи заявлену недавно лінію-кандидат на енергії ~130 ГеВ. Показано, що для вирішення питання про походження цієї лінії-кандидата (інструментальне, астрофізичне, розпад чи анігіляція частинок темної матерії) необхідні спеціальні спостереження центральної області Галактики за допомогою запланованої в 2018 році гамма-обсерваторії ГАММА-400.
Д.І. Малишев, Д.А. Якубовський
Відкрито кореляцію модуляції рентгенівських, радіо властивостей гамма-гучної системи LSI + 61 303 на суперорбітальному (4.6 року) масштабі часу. Використовуючи систематичні багаторічні спостереження системи супутником RXTE ми показали, що орбітальна фаза спалахів джерела змінюється від φX ≈ 0.35 to φX ≈ 0.75 за 4.6 року. Одночасні радіо спостереження показують, що періодичні радіо-спалахи запізнюються по відношенню до рентгенівських на ΔφX-R ≈ 0.2. Ми пропонуємо пояснення систематичної затримки тим, що затримка відповідає часу прольоту згустків плазми, заповнених високо-енергетичними частинками з середини системи до регіону радіо-випромінювання, що знаходиться на відстані порядку 10 радіусів системи від центру. Рентгенівське випромінювання відповідає моменту формування згустків плазми всередині гамма-гучної системи.
Д.І. Малишев
Досліджено дифузний фон гама-випромінювання в околі галактичної площини на енергіях 60-200 ГеВ. Показано, що спектр цього випромінювання змінюється в просторі, допускаючи значні особливості, порівнюючи з гладкою усередненою степеневою залежністю. Енергія і форма особливостей змінюється в залежності від точки спостереження на небі. Доведено, що спектральна особливість в околі 130 ГеВ, яка була знайдена в декількох регіонах в околі галактичного центру і галактичної площини в роботах [arXiv:1204.2797, arXiv:1205.1045], не може бути інтерпретована як гамма-лінія, проте може бути компонентою дифузного випромінювання, що має інструментальне або астрофізичне походження. Пояснення цієї лінії розпадом темної матерії видається сумнівним.
О.М. Боярський, Д.І. Малишев
Досліджено Всесвіт, який еволюціонує таким чином, що домінування однієї компоненти матерії-енергії змінюється на домінування іншої. Запропонована космологічна модель, що дозволяє з єдиної точки зору аналізувати еволюцію матерії у Всесвіті на всьому часовому проміжку від інфляції до домінування темної енергії. Матерія представлена двокомпонентною ідеальною рідиною, модельованою однорідними скалярними полями, які взаємодіють між собою. У цій моделі рівняння, яке описує еволюцію у часі сталої Хаббла, допускає аналітичний розв'язок. На основі цього розв'язку обчислені густина енергії матерії, параметр густини енергії, параметр уповільнення. Отримано рівняння стану, яке описує матерію, що змінюється із часом так, що ера домінування випромінювання у ранньому Всесвіті неперервним чином переходить в еру газу з нульовим тиском (пилоподібної матерії). Остання ера із плином часу переходить в епоху, в якій матерія має вигляд газу космічних струн малої швидкості. Запропонована модель дозволяє зрозуміти причину виникнення стріли часу.
В.В. Кузьмичов
На підставі моделі вихорів у кварк-антикварковому вакуумному конденсаті розвивається теорія аномального гальмування обертання нейтронних зірок, зміни з часом іх кутової швидкості. Отримано вираз для густини вакуумної енергії Казиміра комплексного скалярного поля при змішаних граничних умовах у випадку циліндричної границі.
С.А. Ющенко
У дослідах із брілюенівського розсіяння на тонкій феромагнітній плівці було зафіксовано лінійчасту структуру вздовж одного із напрямків поверхні зразка. Такий характер спектра випромінювання авторами було інтерпретовано як інтерференція двох магнонних бозе- конденсатів. На основі запропонованої нами (А.І. Бугрій, В.М. Локтєв) раніше теорії щодо бозе-конденсації магнонів при високих температурах у залізо-ітрієвому гранаті було показано, що лінійчастий характер інтенсивності є наслідком специфічного провалу в околі значення хвильового вектора k_x ~ 3 × 10⁴ см^-1 в законі дисперсії ε (k) саме в такому феромагнетику. Встановлено, що спостережуваний ефект лінійчастості виникає внаслідок утворення стоячої спінової хвилі, завдяки обмеженому розміру кристала у відповідному напрямку. Ми розрахували густину магнонів p (x) як функцію від відстані х вздовж відповідного напрямку. Показано, що ця функція періодична - p (x) ≈ N_Th + N₀ sin² (π kx), де через N_Th позначено кількість теплових збуджень, а через N₀ - кількість магнонів у стані з найнижчою енергією (бозе-конденсат). За нормальних умов кількість теплових збуджень на багато порядків переважає кількість бозе- конденсату. Тому спостерігати "інтерференцію" можна лише при високих чутливості і вибірковості реєструючої апаратури, що і вдалось експериментаторам. Ми виконали відповідні обчислення з урахуванням АЧХ приладів, результати яких підтверджують спостереження.
А.І. Бугрій
Виходячи з рівняння Гроса-Пітаєвського, знайдено два розв'язки для закону дисперсії слабко-неідеального бозе-газу. Один збігається з відомим розв'язком Боголюбова, а інший відрізняється додатковим множником ½ перед потенціалом. Новий розв'язок має меншу енергію. Стійкість розв'язків не досліджувалась. Розв'язки знайдені при врахуванні границь в тому сенсі, що врахована зміна поведінки функцій на границях, але точна умова зшивки на границі не враховувалась.
М.Д. Томченко
Розвинено раніше запропонований ренормгруповий підхід, що базується на переході між стрічками скінченної ширини. Отримано точні аналітичні результати для трансфер-матриці деяких двовимірних граткових моделей на вузьких стрічках (перехід 2 → 1). Для більш широкого класу Z(N)-симетричних моделей обчислено критичну температуру, суттєві критичні експоненти засобами Монте-Карло симуляції.
В.А.Кушнір

Виготовлення графена ініціювало великі теоретичні, експериментальні дослідження його чудових електронних властивостей. Застосування цього матеріалу в наступному поколінні електронних пристроїв залежить від можливості створення щілини і керування її величиною за допомогою зовнішніх електричних і магнітних полів. У відділі було досліджено динаміку формування щілини з врахуванням кулонівської взаємодії між квазічастинками, механізми порушення симетрії відповідальні за зняття виродження рівнів Ландау у цілочисельному ефекті Хола в графені. Проаналізовано рівняння для щілини квазічастинок, яке враховує ефекти змішування рівнів Ландау, і отримано розв`язки, які коректно описують експериментально спостережувані цілочисельні квантові холівські стани в графені в сильних магнітних полях.
Е.В. Горбар, В.П. Гусинін
Проаналізовано квантові холівські стани з порушеною симетрією для цілочисельних факторів заповнення (ν=0,±1,±2,±3) найнижчого рівня Ландау у двошаровому графені. Показано, що для нульового фактора заповнення критична лінія в площині електричного і магнітного полів, яка розділяє фази поляризовані відповідно по спіну і шарам, існує також і для станів у випадку факторів заповнення ν=±1. Амплітуди щілин для квантових холівських станів з ν=±1,±2,±3 значно менші амплітуди щілини квантового холівського стану з ν=0. Встановлено, що значення зовнішнього електричного поля, які відповідають мінімумам щілин, корелюють з експериментальними значеннями поля, де кондактанс не квантується.
Е.В. Горбар, В.П. Гусинін
Значна увага зараз приділяється дослідженням релятивістської матерії у зовнішньому магнітному полі у зв'язку з так званим кіральним магнітним ефектом, який спостерігався нещодавно в експериментах на прискорювачах. В роботах відділу досліджено індукований кіральний струм і аксіальну аномалію. Особливу увагу приділено кіральному параметру, який пов`язаний з відносним зсувом імпульсів повздовжніх до напрямку зовнішнього магнітного поля в енергетичній дисперсії для ферміонів протилежних кіральностей, і при достатньо великій температурі T і хімічному потенціалі µ. Дослідження показали, що кіральний параметр дуже слабо залежить від температури при µ " T і збільшується з температурою при T > µ. Останній результат означає, що кіральний параметр може генеруватися також в матерії, яка утворюється в зіткненнях важких іонів.
Е.В. Горбар
Серед найважливіших вимірювань на прискорювачі LHC в ЦЕРНі будуть дифракційні процеси - пружні, непружні. У відділі АЕЧ на протязі років було розроблено детальні моделі дифракційних процесів які було успішно впроваджено в до аналізу експериментальних даних впродовж кількох поколінь прискорювачів протоні, антипротонів. За допомогою Редже-дуальної моделі, започаткованої в ІТФ, побудовано модель дифракційної дисоціації на малі маси, що буде вимірюватися на прискорювачі LHC в ЦЕРНі. Досягненням роботи є те, що в ній враховано внесок резонансів, що народжуються при малих масах, що, на відміну від процесів із значними масами, де можна застосувати прості асимптотичні формули, вимагає знання, обчислення складної резонансної структури процесу.
Л.Л. Єнковський
На основі моделі дифракції адронів обчислено перерізи дифракційної дисоціації протона в резонансній області, пружного розсіяння протонів на прискорювачі LHC при енергії в системі центра мас 7 ТеВ. Ці передбачення служать орієнтиром для експериментаторів на прискорювачі LHC, зокрема - для оцінки внеску дифракційної компоненти в процесах на LHC. Було також отримано оригінальні результати обрахунків щодо повного, пружного, непружного, диференційного перерізів розсіяння протонів, а також реальної частини амплітуди розсіяння вперед (яка є важливою для визначення повного перерізу), нахилу дифракційного конуса як функцій енергії, переданого імпульсу тощо. Важливим результатом є кількісна оцінка відносного внеску дифракційної складової в амплітуду розсіяння як функції енергії, переданого імпульсу. Перші виміри пружного, повного перерізів на LHC вже опубліковано колоборацією TOTEM з цитуванням згаданих результатів, отриманих за звітний період.
Л.Л. Єнковський
Інший, не менш важливий цикл робіт звітного періоду, пов'язаний з ексклюзивним дифракційним фото-, електронародженням реальних фотонів, векторних мезонів, νp?Vp, експериментальні дані про які було отримано на прискорювачі HERA в лабораторії DESY в Гамбурзі. Основною проблемою було поєднання залежності в амплітуді розсіяння від квадрата переданого імпульсу t, віртуальності Q^2 фотона γ*. Цю проблему вирішено оригінальним але простим шляхом введення нової змінної z=t+ Q^2, після чого амплітуд розсіяння в реджевській асимпотиці приймає досить простий вигляд, що дозволило виконати обрахунки поперечних перерізів народження реальних фотонів, векторних мезонів - ρ, ω, φ, J/ψ, проведення підгонки до експериментальних даних. Порівняння за даними дало дуже хороший результат.
Л.Л. Єнковський
Побудовано оцінювачі для статистичної анізотропії мікрохвильового фонового випромінювання, що виникає завдяки анізотропії первинного спектру космологічних збурень.
Ю.В. Штанов
Використовуючи нерелятивістське наближення для опису динаміки частинок, отримано рівняння для космологічного розширення за наявності модифікованої гравітаційної взаємодії між частинками темної матерії, яке для широкого класу потенціалів має форму рівняння Фрідмана з перенормованою гравітаційною сталою. Узагальнене рівняння Лейзера-Ірвіна, асоційована віріальна теорема застосовуються до деяких нещодавніх пропозицій модифікації ньютонівської гравітаційної взаємодії між частинками темної матерії.
Ю.В. Штанов
Продовжено дослідження космологічних збурень скалярного типу для пиловидної матерії в теорії гравітації на брані. Рівняння, які описують еволюцію космологічних збурень в такій задачі, являють собою частковий випадок системи інтеґро-диференційних рівнянь для матерії без тиску. Рівняння проаналізовано для випадку сферичної космологічної моделі, в якій брана є єдиною границею п'ятивимірного простору-часу.
Ю.В. Штанов, О.В. Візнюк
Проведено порівняльний аналіз космологічних параметрів, що залежать від часу, обчислені в рамках стандартної ΛCDM моделі, з відповідними параметрами моделі однорідного, ізотропного всесвіту з ненульовою космологічною сталою, який заповнений ідеальним газом космічних струн малої швидкості (ΛCS модель). Показано, що матерія з нульовим тиском може отримати властивості газу космічних струн малої швидкості, якщо на матерію діє сила інерції, яка описується законом інерційних сил Шами. Знайдено нове доведення рівняння Уітроу-Рендалла. Після масштабного перетворення часової змінної ΛCS моделі, стандартна ΛCDM, ΛCS моделі забезпечують еквівалентний опис космологічних параметрів як функцій часу при рівних значеннях космологічної сталої. Винятком є поведінка параметра уповільнення у ранньому всесвіті. Це вказує на те, що закон інерційних сил Шами діє тоді, коли значення радіусу, маси спостережуваної частини всесвіту є досить великими (принаймні як у сучасному всесвіті). В той же самий час для сучасного, майбутнього всесвіту буде нелегко розрізнити передбачення ΛCDM, ΛCS моделей.
В.В. Кузьмичов
Проведено детальний пошук циклотронних ліній поглинання в "спокійних" рентгенівских спектрах кандидатів в магнетари (сильно замагнічені нейтронні зірки), спостережуваних супутником XMM-Newton. Під час аналізу, не було знайдено жодної статистично значимої (більш як 2 сігма) лінії поглинання, що, скоріш за все, означає наявність додаткових механізмів, що "замивають" циклотронні лінії в "спокійному" стані.
Д.А. Якубовський
Основною перепоною для комбінації спостережень великої кількості об'єктів є неможливість точного визначення розподілу темної матерії для більшості об'єктів, домінованих темною матерією. Для отримання достовірних обмежень на параметри темної матерії, вперше запропоновано метод "сліпої" комбінації спостережень, який полягає в побіновому об'єднанні спектрів, очищених від точкових джерел, протонних спалахів. За допомогою чисельних моделювань показано, що в методі "сліпої" комбінації невизначеності темної матерії від різних об'єктів значною мірою компенсуються, і отримані обмеження на параметри темної матерії стають достовірними при комбінації вже 10-20 об'єктів, залежно від розподілу їх за експозиціями спостережень.
О.М. Боярский, Д.І. Малишев, Д.А. Якубовський
Використовуючи дані зібрані супутником FERMI на протязі перших 25місяців спостережень побудовано модель випромінювання дуже високих енергій (>300МеВ) від декількох центральних парсек нашої галактики. Проаналізовано морфологічні, спектральні, часові характеристики центрального джерела 1FGL J1745.6-2900. В отриманих даних було знайдено чіткий, статистично достовірний сигнал на енергіях більших від 10ГеВ, де роздільна здатність Fermi-LAT порівняна з роздільною здатністю HESS у ТеВ-ному діапазоні, що дало змогу ідентифікувати джерело 1FGL J1745.6-2900 з відповідним HESS джерелом HESS J1745-290, проаналізувати спектри разом. Наш аналіз даних FERMI не показав значної змінності 1FGL J1745.6-2900 на ГеВ-них енергіях на масштабі часу 1місяць. Використовуючи дані FERMI для джерела 1FGL J1745.6-2900, дані HESS для відповідного джерела HESS J1745-290 показано, що спектр центрального джерела містить жорстку ділянку, яка переходить у більш м'який спектр на високих, низьких енергіях.
Д.І. Малишев
Нещодавно у статті Хупера і Гудінаф (2010) було вказано, що гамма випромінювання від області галактичного центру містить ексцес порівняно зі вкладами від дифузного фону, точкових джерел. Було запропоновано пояснити цей ексцес сигналом анігіляції темної матерії зі степеневим профілем густини. Ми пере-аналізували дані FERMI і знайшли натомість, що дані узгоджуються зі стандартною моделлю дифузного фону, вкладом від відомих точкових джерел. Головною відмінністю з роботою Хупера і Гудінаф(2010) є інший (в порівнянні з попередніми роботами) спектр точкового джерела у галактичному центрі припущений Хупером і Гудінаф(2010).
О.М. Боярский, Д.І. Малишев
У недавніх експериментах із брілюенівського розсіяння фотонів на плівці залізо-ітрієвого гранату, до якої накладено зовнішнє магнітне поле, зафіксована лінійчаста поведінка інтенсивності спектру розсіяного світла. Для опису цього ефекта використано модель квазіідеального газу магнонів з відмінним від нуля (завдяки зовнішній накачці) хімічним потенціалом. Енергетичний спектр магнонів у даному феромагнетику має провал в околі одної з компонент хвильового вектору k_x3×10⁴cm^-1 . Знайдено, що ця особливість спектра приводить до неоднорідної залежності густини магнонів p(x) від відстані вздовж відповідного напрямку. Показано, що ця функція періодична p(x)=A+B•sin(k_xx), причому амплітуда коливань інтенсивності зростає при зменшенні товщини плівки, що зрештою, і дозволяє спостерігати її на шумовому фоні. Наші розрахунки кількісно збігаються зі спостережуваним у дослідах періодом лінійчастості спектра і показують необґрунтованість інтерпретації експериментальних даних як "інтерференції двох магнонних бозе-корденсатів", що висувають автори експериментальної роботи.
А.І. Бугрій
Досліджено двохмагнонний стан одновимірної квантової моделі Гайзенберга і отримано точний розв'язок для нього. Знайдено спектр власних значень і векторів відповідного гамільтоніану. Показано, що розв'язок за допомогою анзацу Бете приводить до багатьох зайвих станів, які потрібно усувати за допомогою певних правил відбору, а з іншого боку втрачається один власний стан і елемент спектру. Відзначимо, що це власне значення і відповідний стан формально можливо отримати і у рамках анзацу Бете, якщо перейти до комплексних значень квазіімпульса пов'язаного з відносним рухом магнонів.
А.І. Бугрій
Отримано вирази для факторів когерентності синхротронного випромінювання згустка протилежно заряджених часток. На підставі цих виразів розвивається однорідна моноенергетична модель розподілу електронів, яка пояснює високу яркісну температуру випромінювання блазарів. Методом наближеного вторинного квантування отримані вирази для енергії основного стану, збуджень для слабко взаємодіючого бозе-газу у скінченному об'ємі.
С.А. Ющенко
Запропоновано мікроскопічну модель для пояснення надвузької лінії поглинання, що спостерігалась у дослідах з дисковим резонатором, зануреним у He II. Ідея полягає у тому, що лінія виникає внаслідок інтенсивного народження круговими фотонами резонатора кругових фононів у He-II. Розрахунок дає ширину лінії порядка експериментальної, хоча форма теоретичної лінії не зовсім узгоджується з експериментом. Лінія є вузькою внаслідок особливості Ван-Хова: фонон-ротонна дисперсійна крива гелію- II має ротонний мінімум, в околі якого густина ротонних станів дуже велика. Тому імовірність народження ротонів з хвильовим вектором поблизу мінімума зростає, це й породжує вузьку лінію поглинання у спектрі резонатора. З моделі випливає кілька передбачень, які можуть бути перевірені на досліді.
М.Д. Томченко
Запропоновано можливе мікроскопічне пояснення спостережуваного "виснаження" надплинної густини гелію-II біля стінки при температурах T>Tc (де критична температура Tc ~ 0.5-1К ), передбачено можливість існування у He-II "сухого" тертя при TTc, коли об'ємних ротонів багато, на стінці має відбуватися конденсація об'ємних ротонів до насиченого стану (коли на поверхні ). Можливість "сухого" тертя раніше передбачена Гінзбургом, але при T>1.3 К таке тертя не було знайдено на експерименті. З нашої моделі випливає, що тертя має бути в іншому інтервалі температур, а саме при T<1 К . Це передбачення можна перевірити на досліді.
М.Д. Томченко
Побудовано поверхневу мікроскопічну модель для пояснення ефекту Рибалко - електричного сигналу у гелії-II - зі стоячою хвилею другого звуку. Модель добре узгоджується з експериментом.
М.Д. Томченко
Побудовано аналог гравітаційного тензора суперенергії Беля -Робінсона для калібрувальних полів:поля Максвелла в просторі Мінковського розмірності (2+1), поля Келба-Рамона в 4-вимірному просторі Мінковського.Тензор є симетричним тензором 4-ого рангу, локально зберігається.Симетрія тензору дає можливість побудувати векторний струм, що зберігається, згорткою з векторами Кіллінга.
О.І. Бацула
Екранування кулонiвського потенцiалу в графені визначається поляризацiйною функцiю, яка також є важливою фiзичною величиною для знаходження спектра колективних збуджень. Знайдено аналітичний вираз для однопетльової поляризацiйної функції у двошаровому графені при довільній частоті, імпульсу, хімічному потенціалі. Отриманий результат використано для аналітичного і чисельного знаходження спектру колективних електронних збуджень (плазмонов), екранованого кулонiвського потенцiалу.
О.В. Гамаюн

Розроблено каузальну формуліровку квантової механіки, в якій вирішується відома проблема редукції хвильового пакету. Це рішення знайдено в рамках звичайного формалізму рівняння Шредінгера за рахунок суттєвого розширення класу нестаціонарних рішень.
П.І. Фомін
Досліджено генерацію щілини у вільному без домішок графені з урахуванням кулонівської взаємодії між квазічастинками. Показано, що використання динамічної поляризаційної функції залежної від частоти суттєво зменшує критичну константу зв'язку для генерації щілини. Одержано критичну лінію точок фазового переходу другого роду в площині кулонівської і локальної чотирьох-ферміонної констант взаємодій, яка розділяє фази з нульової і ненульової щілиною у квазічастинок. Обчислені критичні індекси вздовж цієї критичної лінії, які виявились близькими до знайдених в монте-карлівських обрахунках на гратці.
О.В. Гамаюн, Е.В. Горбар, В.П. Гусинін
Використовуючи формалізм Бейма-Каданова із поляризаційною функцією в наближенні випадкових фаз проаналізовано динаміку квантового холівського стану з нульовим фактором заповнення в двошаровому графені. Знайдено дві фази з ненульовою енергетичною щілиною для квазічастинкових збуджень, а саме феромагнітну і шарово поляризовану. Побудовано фазову діаграму в площині магнітне поле - різниця потенціалів між двома шарами графена [2], яка розділяє області з нульовою і ненульовою енергетичною щілиною.
Е.В. Горбар, В.П. Гусинін
Обчислено однопетльову поляризаційну функцію графена в зовнішньому магнітному полі в залежності від хвильового вектора, частоти, щілини квазічастинок, ширини рівнів Ландау. Точний аналітичний результат отримано в термінах псі-функцій і узагальнених поліномів Лагера, і має вигляд подвійної суми по рівням Ландау. Одержано вираз для довжини екранування Томаса-Фермі кулонівського потенціалу, яка виявляється осциляційною функцією магнітного поля, хімічного потенціалу.
В.П. Гусинін
Проведено обробку данных спостережень по екстремальним синхротронним лацертидам, зроблено попередні оцінки можливості їх спостереження супутником Fermi (GLAST). Розглянуто особливості, умови когерентності циклотронного випромінювання ансамблю частинок, що може бути важливим у астрофізиці, у тому числі для пояснення випромінювання Юпітера у радіодіапазоні, для екстрагалактичних джетів.
Д.А. Якубовський, С.А. Ющенко
Згідно із сучасним станом мікроскопічної теорії сильної взаємодії (квантової хромодинаміки, КХД) зріст повних перерізів розсіювання адронів відбувається в результаті обміну глюонними драбинами між кварками, з яких складаються адрони, наприклад - нуклони. Обрахунки в рамках пертурбативної КХД дають змогу враховувати лише асимптотичний внесок безконечної кількості таких драбин (т. з "померон Ліпатова", що не відповідає реальній ситуації сучасних експерименті - навіть на Великому Адронному Колайдері (ВАК). За звітний період було отримано пружну амплітуду розсіювання на протоні як конечну суму N глюонних драбин квантової хромодинаміки. Для цього було складено відповідну низку рівнянь з порогами, що відкриваються з народженнями нової глюонних поперечини, кожна з якої добавляє степінь логарифма до повного перерізу. Значення порогової енергії було визначено шляхом порівняння я експериментальними даними, було показано, що при максимальних енергіях сучасних прискорювачів число драбин N перевищує 3. Внесок кожного члена суми зменшується з ростом ростом енергії, проте степінь логарифмів 3 (при енергії ВАК) потребує врахування унітарних поправок, що і було зроблено в рамках ейконального підходу. Було обчислено ефективні перерізи, відношення реальної до уявною частини з врахуваннями цих поправок, було порівняно теоретичні обрахунки з експериментальними даними методом найменших квадратних відхилень (програма МІНУІТ). Напередодні відповідних експериментів колаборації ТОТЕМ на ВАК були опубліковані наші теоретичні передбачення щодо цих експериментів.
Л.Л. Єнковський
Побудовану раніше дуальну модель фотонародження (реальні фотони) векторних мезонів було поширено на віртуальні фотони (електронародження). Запропоновано оригінальну картину нуклона, згідно якої в глибоконепружному розсіюванні нуклон (більш загально - адрон або навіть атомне ядро) є системою партонів, колективні властивостї якої визначаються відомим об'ємом нуклона, тиском, температурою в ньому і описується рівнянням Ван дер Ваальса. Параметри цього рівняння пов'язано я відомими параметрам структурних функцій нуклонів, що вимірюються в експериментах.
Л.Л. Єнковський
Рівняння космічної енергії (Лейзера-Ірвіна) узагальнено на випадок взаємодії масивних частинок темної матерії з потенціалом, що досить довільно залежить від відстані і від космологічного часу. Використовуючи нерелятивістське наближення для опису динаміки частинок, ми отримуємо рівняння для космологічного розширення, яке для широкого класу потенціалів має форму рівняння Фрідмана з перенормованою гравітаційною сталою. Узагальнене рівняння Лейзера-Ірвіна, асоційована віріальна теорема застосовуються до деяких нещодавніх пропозицій модифікації ньютонівської гравітаційної взаємодії між частинками темної матерії. Його можна використовувати для тестів теорій темної матерії і темної енергії.
Ю.В. Штанов
За допомогою аналізу архівних спостережень гало галактики Андромеди, сферичних карликових галактик Fornax, Sculptor зроблено висновок, що сигнал випромінювання на енергії 2.5 кеВ, попередньо задетектований Кусенко, Ловенстейном в Willman 1, не може бути пояснений за допомогою розпаду темної матерії.
Д.А. Якубовський
Проведено детальний пошук циклотронних ліній поглинання в "спокійних" рентгенівских спектрах кандидатів в магнетари (сильно замагнічені нейтронні зірки), спостережуваних супутником XMM-Newton. Під час аналізу, не було знайдено жодної статистично значимої (більш як 2 сігма) лінії поглинання, що, скоріш за все, означає наявність додаткових механізмів, що "замивають" циклотронні лінії в "спокійному" стані.
Д.А. Якубовський
Отримано замкнену систему рівнянь, що описують еволюцію космологічних збурень скалярного типу в теорії гравітації на брані, яку вкладено у плоский п'ятивимірний простір-час Мінковського. Отримана система являє собою систему інтеґро-диференційних рівнянь, що є відображенням нелокальності процесу еволюції космологічних збурень на брані (головною причиною нелокальності є присутність додаткового виміру). Хоча, в загальному випадку, отримана система рівнянь є досить складною, є надія, що дослідження більш простих частинних випадків дозволить отримати важливі космологічні передбачення, основані на точному аналізі, а не на емпіричних припущеннях.
О.В. Візнюк
Дана оцінка мас частинок темної матерії, квазічастинок темної енергії, яка грунтується на астрофізичних даних про внесок баріонів, темної матерії, темної енергії у повну густину матерії-енергії у нашому Всесвіті. Розрахунки були виконані на основі квантової космологічної моделі, в якій темна енергія являє собою конденсат квантових осциляцій первинного скалярного поля. Отримані значення маси темної матерії узгоджуються з даними спостережень наукових об'єднань CoGeNT, DAMA. Показано, що частинки темної матерії мають належати до класу так званих легких слабовзаємодіючих масивних частинок (light WIMP).
В.В. Кузьмичов
Показано, що синхротронне випромінювання при малих кутах між швидкістю частинок, магнітним полем виявляється важливим механізмом дисипації, який необхідно враховувати в моделях формування релятивістських замагнічених викидів (відповідальних за явище гамма-спалахів) від нещодавно створених чорних дір та/або магнетарів. Показано, що коли в викиді гамма-спалаху домінують протони, спектр випромінювання має різкий пік на енергіях 0.1-1 МеВ,, пояснює спостережувані часові варіації спектрального індексу. Згадане випромінювання може складати значну частину спостережуваного випромінювання в жорсткому рентгенівському діапазоні, в той час як електромагнітний каскад, ініційований протонами, може відповідати за спостережувану компоненту на ГеВ енергіях.
В.C. Савченко
За допомогою чисельного розв'язку рівнянь моделі Шевальє для еволюції залишків наднових, модифікованої комптонівським нагрівом електронів, обчислено температуру електронів, спектр теплового гальмівного випромінювання від оболонкоподібних залишків наднових.
Д.І. Малишев
Розглянуто поведінку термодинамічних величин для системи невзаємодіючих полів в термостаті скінченного об'єму. Показано, що при низьких температурах поведінка середньої енергії істотно відрізняється від закону Стефана-Больцмана і залежить як від форми об'єму так і від обраних граничних умов. Досліджена область застосовності граткової регуляризації в залежності від розмірів гратки. Показано, що відповідний інтервал температур дуже малий при розмірах гратки, що використовуються при комп'ютерному моделюванні квантової хромодинаміки на гратці. За урахуванням скінченності об'єму поведінка середньої енергії вільного поля якісно узгоджується з гратковими даними, отриманими для взаємодіючих глюонних полів, а при підборі відповідних параметрів моделі отримується і кількісне узгодження.
А.І. Бугрій
Доведено, що граткова O(3) модель з θ-членом співпадає у кконтинуальному ліміті з дуальною SU(2) моделлю за умови фіксованої радіальної компоненти дуального SU(2) поля. Таким чином, дуальна SU(2) модель може розглядатися як непертурбативна регуляризація O(3) моделі з θ-членом. Відповідна Больцманівська вага виявляється позитивно визначеною. Запропоновано алгоритм для чисельного вивчення SU(2) моделі на гратці засобами Монте-Карло симуляції виходячи зі вказаної еквівалентності.
В.А. Кушнір
Знайдено розподіл електромагнітного поля для діелектричного дискового резонатора, зануреного у He II. Показано, що це поле являє собою сукупність "кругових" (k-)фотонів. В нульовому за взаємодією наближенні обчислено хвильову функцію k-фонона для системи He II + диск. У відповідності до симетрії задачі структура її така, що k-фонон (як і k-фотони у резонаторі) має певну енергію, осьову компоненту моменту імпульсу, але не має певного імпульсу у площині диску.
М.Д. Томченко
Обчислено імовірність народження k-фотоном резонатора k-фонона в He II. Показано, що вона має різкий максимум на частотах, при яких ефективна групова швидкість фонона обертається в нуль, густина станів сильно зростає. Для He II такі частоти відповідають ротону і максону. На основі імовірності народження k-ротона знайдено ширину ротонної лінії, яка наближено узгоджується з експериментальною.
М.Д. Томченко
Використовуючи узагальнення дужок Лі-Пуассона для дуального тензора напруженості Максвелла, тензора напруженості Борна-Інфельда, побудовано калібрувально-інваріантні аксіально-векторні струми, що зберігаються, для нелінійної електродинаміки Борна-Інфельда, а також Гейзенберга-Ейлера в 4-вимірному просторі-часі Мінковського. Встановлена нескінченна ієрархія струмів, що зберігаються, яка задана дужками Лі коваріантних векторного, аксіально-векторного струмів. Ці струми зберігаються в гравітаційному полі, але це збереження порушене в теорії Ейнштейна-Картана (в просторі-часі Рімана-Картана). Аксіально-векторні струми зберігаються тільки в (3+1)-вимірному просторі-часі.
О.І. Бацула
Показано, що зовні топологічного дефекту вихрового типу простір є з необхідністю конічним з позитивним дефіцитом кута. Розглянуто квантово-механічне розсіяння пробної частинки на вихровому дефекті, проаналізовано особливості розсіяння в квазікласичній границі.
Н.Д. Власій

Інститут теоретичної фізики ім. М.М. Боголюбова Національної академії наук України

Інститут теоретичної фізики ім. М.М. Боголюбова
Національної академії наук України