Відділ астрофізики та елементарних частинок
  • Досліджено електронні стани в полі зарядженої домішки в графені у зовнішньому магнітному полі. Показано, що заряджена домішка знімає виродження рівнів Ландау, перетворюючи їх в зонно-подібні структури, івстановлено, що заповненням рівнів Ландау, екранованим зарядом домішки можуть керувати за допомогою напруги на затворі. Якщо хімічний потенціал лежить між рівнями Ландау, то екранування є мінімальним, і заряджена домішка сильно впливає на електронний спектр.
    Е.В. Горбар, В.П. Гусинін
  • Стерильні нейтрино з масою біля 7 кеВ здатні пояснити властивості лінії випромінювання на енергії ~3.5 кеВ в спектрах декількох космічних об'єктів, домінованих темною матерією. Досліджено вплив темної матерії з таких стерильних нейтрино на перебіг реіонізації Всесвіту і показано, що вона викликає набагато швидшу реіонізацію, неможливу для пояснення в "стандартному" сценарії за будь-якого реалістичного вибору параметрів моделі.
    А.В. Рудаковський, Д.А. Якубовський
  • Аналітично досліджено процес генерації і подальшої вільної еволюції лептонної хіральної асиметрії і спірального магнітного поля в ранньому гарячому Всесвіті. Показано, що за космологічно доречних початкових умов хіральна асиметрія і густина енергії спірального магнітного поля розвиваються за скейлінговим законом. Отримано вираз для температури, за якої цей режим раптово завершується, як функції від хіральної асиметрії і густини енергії магнітного поля.
    М.Є. Сидоренко, Ю.В. Штанов
Відділ фізики високих густин енергії
  • 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
Відділ теорії квантових процесів у наносистемах
  • Показано, що в молекулярному діоді можна спостерігати уніполярну електрофлуоресценцію, відмінну від тієї, що обумовлена неідентичним штарківським зсувом рівнів молекулярних орбіталей, які беруть участь у електронному транспорті. Природа зазначеної електрофлуоресценції полягає у тому, що зв'язок хромофорної групи молекули з одним електродом набагато сильніший за її зв'язок з іншим електродом. Це призводить до строго асиметричної заселеності збудженого молекулярного стану при однаковій за величиною, але різної за знаком, різниці потенціалів. Знайдено критичні різниці потенціалів, які змінюють режим трансмісії електронів через молекулу, а також сформульовано умови, за яких уніполярність може бути виявлена.
    Е.Г. Петров, В.О. Леонов, Є.В. Шевченко
  • Запропоновано механізм розпаду плазмона через випромінювання фотонів при розсіюванні електронів на поверхні металевих частинок сфероїдальної формив певному діелектричному середовищі. Він дає можливість оцінити ширину лінії поверхневого плазмона в металевій наночастинці безпосередньо через тензор оптичної провідності, встановити її залежність від радіусу наночастинки і показника заломлення середовища.
    М.І. Григорчук
  • Досліджено спіновий транспорт у вуглецевих нанотрубках з атомами хрому. Отримано точні вирази для функцій Гріна, термодинамічного потенціалу і тензору провідності з використанням методу діаграм. Показано, що явище спін-залежного транспорту електронів у вуглецевій нанотрубці є результатом сильних електронних кореляцій, обумовлених наявністю атомів хрому. Величина електричного струму спінової поляризації зростає разом з концентрацією атомів хрому і величиною зовнішнього збільшення магнітного поля.
    С.П. Кручинін
  • На основі методу функціоналу густини для ряду молекул-похідних тер-антрилен-атинилену у нейтральних, іонізованих формах розраховано спектри енергії, значення потенціалів іонізації, електронної спорідненості, енергій реорганізації. Знайдено осцилювальний характер міжмолекулярних інтегралів перескоку як для дірок, так і для електронів. Передбачено домінівне значення рухливості дірок над рухливістю електронів.
    О.Л. Капітанчук
  • Запроваджено тристадійну кінетичну модель блокування кальцієвих каналів біологічних мембран іонами нікелю. У відповідності до експерименту встановлено, що піки кальцієвого струму проявляють властивості гістерезису, підпорядковуються бімодальним розподілам відносно логарифма концентрацій антагоністу.
    В.І. Тесленко, Е.Г. Петров
  • Описано особливості міграції, захоплення квантової частинки в ланцюжку з пастками. Знайдено нетривіальні залежності квантового виходу захоплення від інтенсивності пастки (зокрема, ефект "замкнення" частинки в ланцюжку зі збільшенням квантового виходу) і початкових умов міграції у випадках необмеженого, напівобмеженого, обмеженого ланцюжків.
    Л.М. Христофоров, А.Г. Загородній
Відділ математичних методів в теоретичній фізиці
  • Отримано функцію імпульсного розподілу, а також повне число частинок, критичну температуру, фракцію конденсату, питому теплоємність ідеальногоD-вимірного Бозе-газу в зовнішньому потенціалі U(r) = Arn+Br-m (A, B > 0). Розглянуто режими як високих, так і низьких температур. Знайдено умови Бозе-конденсації у термінах n, m, D.
    О.М. Гаврилик, І.І. Качурик, Ю.А. Міщенко
  • Описано клас одноточкових взаємодій, що реалізуються в границінескінченно малих товщин дво- і тришарових планарнихгетероструктурта відстані між ними. Встановлено, що в залежності від способу реалізації цієї границі при тунелюванні електронів має місце явище фуркації одиночних резонансів у багаторезонансні множини.
    О.В. Золотарюк
  • Досліджено одновимірні хаотичні блукання в середовищі, сформованому з довільного числа зон скінченої ширини, у яких ймовірність переходу між сусідніми точками, відповідний коефіцієнт дифузії набувають фіксованих, але різних значень. Аналітично обчислено ймовірність знаходження частинки у точках координатної осі в довільний момент часу. Знайдено функцію розподілу ймовірності, яка відрізняється від гаусової завдяки ефекту адсорбції у зонах, а також частковому відбиванню на границях між ними. Обчислено часову залежність середньоквадратичного відхилення частинки, яка демонструє аномальну поведінку. Аналітичні розрахунки узгоджуються з результатами моделювання на основі "перших принципів".
    А.В. Назаренко
Відділ теорії нелінійних процесів в конденсованих середовищах
  • На основі моделі двовимірних масивних ферміонів Дірака, які проявляють аномальний ефект Хола, показано, що амплітуда осциляцій Шубнікова–де Гааза в аномальній провідності Холапропорційна до амплітуди осциляцій діагональної провідності. Передбачено можливістьспостерігатиосциляції аномальної провідності Холла в графеновихсуперґратках, а також спіновий ефект Хола в нових діраківських матеріалах.
    С.Г. Шарапов
  • Показано, що кривина, кручення феромагнітного нанодротуістотно впливають на індукований спін-поляризованим струмом рух доменної стінки у ньому. Розглянуто найпростіший випадок постійної кривини, кручення, що відповідає нанодроту у формі тривимірної спіралі. Показано, що кривина призводить до появи Уокерівського ліміту, тобто до появи деякого критичного значення густини спін-поляризованого струму jc, при якому відбувається розділення двох режимів руху: поступального руху при j<jc та осциляційного руху для j>jc. При цьому в точці j=jc відбувається біфуркація типу сідло-вузол, акручення нанодроту, у свою чергу, призводить до зсуву матеріального параметру неадіабатичності спінового крутильного моменту. Величина зсуву пропорційна до добутку хіральності спіралі на топологічний заряд доменної стінки і може бути від'ємною. Pапропоновано практичний метод експериментального вимірювання параметру неадіабатичності, коефіцієнта тертя.
    Ю.Б. Гайдідей, В.П. Кравчук, К.В. Єршов
  • У рамках фундаментального рівняння Дірака аналітично знайдено спектр електронів у квазідвовимірному просторі (так звані квазі-2D електрони), що реалізується, наприклад, в шаруватих гетероструктурах, інтерфейсах, на поверхнях. Показано, що наявність декількох спінових інваріантів точного розв'язку призводить до можливості існування багатьох спінових станів квазі-2D електронів з різною спіновою поляризацією, різним впливом спін-орбітальної взаємодії на енергетичний спектр. Для електронів, захоплених асиметричною квантовою ямою, знайдено загальний розв'язок, що містить вільні параметри, конкретне значення яких відповідає тому чи іншому інваріанту. У загальному випадку спінове квантове число задає певне значення лінійної комбінації усіх інваріантів. Ці результати дають змогу визначити, за яких умов реалізується той чи інший спіновий стан, що відкриває нові можливості керування спіновою степенем вільності носіїв заряду для спінтроніки.
    О.О. Єремко, В.М. Локтєв, Л.С. Брижик
  • Аналітично досліджено спектральну задачу обмеженого фрагменту графену, скінченого ланцюжка полієну. Проаналізовано розв'язки трансцендентного характеристичного рівняння, запропоновано їхні надійні апроксимації. Використання одержаних результатів проілюстровано на прикладах аналізу фундаментальних характеристик графену, похідних структур типу нанострічок, а також полієнів різної довжини.
    Л.І. Малишева
  • Показано, що варіативність керівних параметрів призводить до сутєвих якісних перебудов динаміки інтеґровної нелінійної Шрьодінґерівської системи на трикутній драбинчастій ґратці. Так, параметри повздовжнього зв'язку, регульовні головним чином граничними значеннями допоміжних полів, відповідають за біфуркацію початкової інтеґровної системи до нелінійної системи Абловіца-Ладіка. Як наслідок, в критичній точці число незалежних польових змінних зменшується на половину, а Пуасонівська структура системи стає виродженою. З іншого боку, параметри поперечного зв'язку, регульовні в основному вибором їхньої апріорі довільної залежности від часу, здатні інкорпорувати дію зовнішнього лінійного потенціалу. Внаслідок цього початкова інтеґровна система з належно підлаштованими часовими залежностями параметрів зв'язку стає ізоморфною до системи, що моделює Блохівські осциляції нелінійних носіїв заряду на трикутній драбинчастій ґратці під дією повздовжнього однорідного електричного поля.
    О.О. Вахненко
  • Силове поле молекули (CHARMM), яке зазвичай застосовують в комп'ютерних розрахунках структури, динаміки макромолекул в біологічних системах, було модифіковано, імплементовано в програмний пакет MBN Explorer. Запропоновано новий тип потенціальних функцій, що дає змогу дослідити процеси розривів хімічних зв'язків, зміни валентних, двограних кутів в молекулах.
    С.Н. Волков
  • Досліджено структурні функції дзеркальних ядер 14С і 14O в моделі "три альфа-частинки плюс два додаткові нуклони". Знайдено розподіли зарядової густини і формфактори, парні кореляційні функції, імпульсні розподіли частинок в цих ядрах. В основному стані ядер 14С і 14O виявлено наявність двох просторових конфігурацій. Передбачено невідомий з експерименту середньоквадратичний зарядовий радіус ядра 14O.
    Б.Є. Гринюк, Д.В. П'ятницький
Відділ синергетики
  • Запропоновано наближений метод розв'язку рівнянь Гінзбурга-Ландау для багатозонних надпровідників і показано що функціонал вільної енергії багатозонного надпровідника може бути зведений до функціоналу Гінзбурга-Ландау ефективного однозонного надпровідника.
    К.В. Григоришин
  • Запропоновано загальну концепцію далекосяжної пружної взаємодії в неперервному середовищі. Взаємодію визначено через порушення розподілу пружного поля, що викликане дефектом або внесеним включенням. Запропоновано нову нелінійну модель джерела пружного поля. Показано, що розв'язок такої моделі описує дефект пружного поля в термінах самого поля, на якому може концентруватися як маса, так і заряд.
    А.Г. Загородній, Б.І.Лев
  • Запропоновано модель еліптичного променя для розподілу ймовірності коефіцієнта проходження крізь атмосферу. Ця модель коректно описує втрати, затухання сигналу через атмосферні спотворення положення центру променя, деформації його форми, а також описує режими слабкої, перехідної від слабкої до середньої, сильної турбулентності, що відповідає найпоширенішим умовам проведення квантової комунікації в атмосфері. Вивчено вплив турбулентності на квантововунелокальність в сценарії, коли фотони переплутаної пари посилаються крізь некорельовані атмосферні канали.
    Д.Ю. Васильєв
  • Розроблено метод приготування багатоходового суб-пуасонівського світла шляхом контрольного фото детектування багатомодового двопроменевого стиснутого вакууму і накладання умови на основний фотодетектор. Показано, що метод є ефективним за неідеальної ефективності фотодетекторів. Проведено числове моделювання і експериментальну перевірку методу для яскравого некласичного світла.
    В.К. Усенко
  • Запропоновано механізм руху бульбашок повітря в рідинному кристалі. За нормальних граничних умов навколо кожноїбульбашки повітря в рідинному кристалі утворюється дефект, що порушує симетрію випаровування повітря в рідинний кристал через поверхню бульбашки. Це створює різницю тисків для самоїбульбашки і спричинює його рух у рідинному кристалі. Отримані експериментальнідані підтверджують запропоновану модель.
    Б.І. Лев
  • Для інтегрувального нейрона із втратами з порогом 2, стимульованого потоком Пуасона, обчислено (без застосування дифузійного наближення) інтенсивність вихідного стохастичного процесу як функцію від фізичних параметрів нейрона, інтенсивності вхідного процесу.
    О.К. Відибіда
  • За допомогою математичної моделі досліджено процес взаємодії метаболічних процесів гліколізу і глюконеогенеза. Внаслідок протікання в клітині двох взаємопротилежних процесів створюються умови для їхньої взаємодії і самоорганізації в єдину дисипативну систему. Досліджено причини виникнення в такій системі автокаталізу і появи автокаталітичних коливань. Знайдено біфуркації подвоєння періоду і переходу до хаотичних коливань відповідно до сценарію Фейгенбаума, переривчастості. Отримані дивні атрактори утворюються внаслідок воронки перемішування. Розраховано повні спектри показників Ляпунова, КС-ентропії, ―горизонти передбачуваності‖ і ляпуновські розмірності дивних атракторів.
    В.Й. Грицай
  • Доведено існування пружних гексадекаполів – "колоїдних атомів із заповненими g-орбіталями". Розкрито фізичні основи виникнення таких деформацій, їхньої взаємодії, істотно відмінної від відомих дипольної, квадрупольної взаємодій в нематичних колоїдах.
    О.М. Товкач
  • Описано особливості міграції, захоплення квантової частинки в ланцюжку з пастками. Знайдено нетривіальні залежності квантового виходу захоплення від інтенсивності пастки (зокрема, ефект "замкнення" частинки в ланцюжку зі збільшенням квантового виходу) і початкових умов міграції у випадках необмеженого, напівобмеженого, обмеженого ланцюжків.
    Л.М. Христофоров, А.Г. Загородній
  • Розвинуто аналітичний опис перенесення замагнічених частинок у випадковому замороженому ізотропному електростатичному полю із залученням концепції підансамблів. Показано, що детальніший опис перенесення в термінах підансамблів поліпшує кількісне узгодження з результатами прямого числового моделювання.
    В.І. Засенко, О.М. Черняк, А.Г. Загородній
  • На основі числових розв'язків нелінійних рівнянь, що описують динаміку плазми у дрейфово-дифузійному наближенні, детально вивчено розподіли електричного потенціалу навколо поодинокої зарядженої макрочастинки, вміщеної в слабкоіонізовану плазму. Розрахунки виконано за припущення, що макрочастинка накопичує заряд внаслідок поглинання електронів, іонів з плазми, і досліджено залежність накопиченого заряду від розміру порошинки і параметрів плазми. Виконано порівняння результатів числових розрахунків із запропонованим раніше аналітичними апроксимаціями. Показано, що узгодженість аналітичних наближень (суперпозиція Кулонового і Дебаєвого потенціалів) з результатами розрахунків можна суттєво покращити, якщо ввести масштабування довжини екранування, яке залежить від розміру порошинки і пов'язане із суттєвим відхиленням густини заряду поблизу поверхні частинки від незбуреного значення. Розраховано універсальну залежність масштабного параметру для частинок різних розмірів, одержано аналітичну формулу для ефективного потенціалу порошинки.
    А.Г. Загородній, А.І. Момот
  • Побудовано математичну модель валютного курсу і таргетування інфляції. Встановлено стохастичне різницеве рівняння, якому задовольняє валютний курс гривня/долар. Побудовано рівняння грошового обігу, яке пов'язує попит на гроші, номінальний ВВП, ставку рефінансування Національного банку, рівень цін. Знайдено швидкість грошового обігу протягом 2012-2014 років, показано її зростання, що є свідченням росту інфляції в цей період, падіння життєвого рівня.
    М.С. Гончар, А.С. Жохін, В.Г. Козирський, Л.С. Терентьєва
  • Введено поняття локально регулярного супермартингала стосовно довільної опуклої сім'ї еквівалентних мір, доведено теорему про необхідні, достатні умови справедливості опціонального розкладу для нього, що є узагальненням широко відомої теореми Дуба про розклад супермартингалів. Дано повний опис локально регулярних супермартингалів стосовно довільної опуклої сім'ї еквівалентних мір. Введено важливе поняття повної опуклої сім'ї еквівалентних мір, доведено теорему про те, що опціональний розкладдля всякого невід'ємного супермартингала стосовно цієї сім'ї мір є справедливим, а отже важливим для застосувань у фінансовій математиці. Введено важливе поняття справедливої ціни випадкового замовлення стосовно опуклої сім'ї еквівалентних мір, узагальнено йогодля випадку, коли опукла сім'я еквівалентних мір є сім'єю мартингальних мір деякої еволюції ризикових, неризикового активів. Знайдено формулу для справедливої ціни стандартного контракту з опціоном європейського типу для довільної неарбітражної еволюції ризикового, неризикового активів на неповному ринку.
    М.С. Гончар
Відділ теорії ядра і квантової теорії поля
  • Досліджено вплив границь на хіральні ефекти в гарячій щільній релятивістській спінорній матерії в сильному магнітному полі, ортогональному до границі. Показано, що хіральний магнітний ефект зникає, а ефект хірального розділення стає залежним не лише від хімічного потенціалу, а й від температури і граничної умови. Це вказує на важливу роль границь для фізичних систем із гарячою щільною за магнетизованою спінорною матерією астрофізичних об'єктів (нейтронні зірки, магнетари), новітніх матеріалів, відомих як діраківські, вейлівські напівметали.
    Ю.О. Ситенко
  • Розроблено новий підхід до опису позаенергетичної кулонівської амплітуди розсіяння, що ґрунтується на застосуванні методу Фокастереографічного проектування імпульсного простору на чотиривимірну одиничну сферу. Одержано нові аналітичні вирази для парціальних хвильових позаенергетичних кулонівських матриць переходу для частинок з відштовхувальною взаємодією при енергії основного зв'язаного стану комплексу.
    В.Ф. Харченко
  • На основі мезонної теорії Юкави розглянуто порушення зарядової незалежності константи піон-нуклонного зв'язку, довжини нуклон-нуклонного розсіяння і показано, що це порушення практично повністю пояснюється відмінністю мас заряджених і нейтральних пі-мезонів. При цьому зарядове розщеплення піон-нуклонної константи зв'язку складає ту самувеличину, що й зарядове розщеплення маси пі-мезона.
    В.О. Бабенко, М.М. Петров
  • Досліджено структурні функції дзеркальних ядер 14С і 14O в моделі "три альфа-частинки плюс два додаткові нуклони". Знайдено розподіли зарядової густини і формфактори, парні кореляційні функції, імпульсні розподіли частинок в цих ядрах. В основному стані ядер 14С і 14O виявлено наявність двох просторових конфігурацій. Передбачено невідомий з експерименту середньоквадратичний зарядовий радіус ядра 14O.
    Б.Є. Гринюк, Д.В. П'ятницький
  • Проведено теоретичний аналіз зв'язаних, резонансних станів ядра 10Ве у рамках трикластерної мікроскопічної моделі. Це ядро було представлено як трикластерна система, яка складається із двох альфа-частинок, динейтрона, Останній представляє собою скорельовані у просторі два нейтрона, що утворюють псевдозв'язаний стан. Також було досліджено процеси пружного, непружного розсіяння альфа-частинок на ядрі 6Не, динейтрона на ядрі 8Ве. При цьому ядра 6Не, 8Ве розглядались як двокластерні системи, що складається із альфа-частинки і динейтрона, двох альфа-частинок, відповідно. Однією із головних задач даних досліджень було вивчення як впливає поляризаційна здатність ядер 6Не, 8Ве на структуру зв'язаних і резонансних станів ядра 10Ве,, на пружні і непружні процеси. Було встановлено, що ядра 6Не, 8Ве суттєво змінюють свої розміри, форми в процесі їх взаємодії із альфа-частинками, динейтроном, відповідно. Було також показано, що кластерна поляризація суттєво збільшує взаємне притягання кластерів в компаунд системі, приводить до більшої енергії зв'язаних станів, а також до зменшення енергії, ширини резонансних станів трикластерної системи. У рамках даної моделі отримано добру узгодженість теоретичних результатів, існуючих експериментальних даних для станів дискретного, неперервного спектрів ядра 10Ве.
    Ю.А. Лашко, Г.Ф. Філіппов, В.С. Василевський
Відділ комп’ютерного забезпечення наукових досліджень і науково-технічної інформації
  • На базі обчислювального кластеру Інституту теоретичної фізики іМ.М.М. Боголюбова побудовано хмарну інфраструктуру високої надійності з використанням програмної системи OpenStack. Хмарна інфраструктура ІТФ є першим українським хмарним ресурсом, який інтегровано в європейську хмарну інфраструктуру проекту EGI FederalCloud. Виконано інтеграцію хмарної інфраструктури ІТФ в хмарну інфраструктуру ЦЕРН з обробки даних експерименту ALICE.
    С.Я. Свістунов