Відділ астрофізики та елементарних частинок
  • Показано, що характерною рисою двовимірних систем, які проходять N послідовних топологічних переходів Ліфшиця, є поява піків ентропії на частинку з квантованою амплітудою при низьких температурах. Отримано загальний вираз для ентропії як функції хімічного потенціалу, температури та амплітуди щілин у діраківських матеріалах. Всередині меншої зі щілин, залежність від хімічного потенціалу містить мінімум та пік поблизу точки Дірака. Запропоновано експериментальне вимірювання всіх цих особливостей в експериментах з модуляцією температури зразків.
    С.Г. Шарапов, чл.-кор. НАН України В.П. Гусинін
  • Досліджено частоти колективних мод у вейлівських матеріалах в цих полях. Встановлено, що хоча частота повздовжньої колективної моди співпадає з ленгмюрівською частотою, ця мода є незвичайною тому, що характеризується осциляцією не тільки густини електричного струму, а також густини хірального струму. Осциляції густини хірального струму виникають внаслідок хірального ефекту розділення. Знайдено, що частоти поперечних мод розщеплюються в магнетному полі, і це дає можливість експериментального вимірювання частот плазмових коливань у вейлівських матеріалах.
    Е.В. Горбар
  • Показано, що неекспоненціальна форма дифракційного конуса, спостережена в пружному розсіянні протонів на прискорювачі LHC, є підтвердженням наявності у протонів піонної “шуби”, пов’язаної з аналітичними властивостями амплітуди розсіювання.
    Л.Л. Єнковський
  • Для з’ясування природи лінії на енергії 3.5 кеВ опрацьовано всі публічно доступні спостереження обсерваторії XMM-Newton 19 скупчень галактик з найбільшим очікуваним потоком від розпаду темної матерії. Відбір об’єктів ґрунтувався на відомих профілях гало темної матерії. Комбіновані спектри об’єктів, моделювались як сума неперервного спектру плазми і відомих астрофізичних ліній. Вклади від слабких астрофізичних ліній обмежувались зверху, виходячи зі значень потоків достовірно зареєстрованих астрофізичних ліній. В 6 спектрах зареєстровано перевищення зі статистичною значущістю на рівні >2σ і положенням лінії 3.56 ± 0.02 кеВ. Детальні симуляції показують оцінку комбінованої значущості сигналу, що дорівнює якнайменше 2.6σ. Оцінка зростає до 3.1σ при врахуванні розкиду центроїдів за енергіями. Моделювання залежності положення лінії в системі випромінювача від червоного зміщення об’єкту показує, що астрофізична природа сигналу краще узгоджується з даними, аніж інструментальна природа. Інтерпретація сигналу як лінії розпаду темної матерії дає час життя частинки темної матерії τ ≈ ( 3.2 - 5.3 )×1027 сек, що цілком узгоджується з попередніми спостереженнями лінії.
    Д.А. Якубовський, Д.О. Савченко
Відділ фізики високих густин енергії
  • 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
Відділ теорії квантових процесів у наносистемах
  • Досліджено кінетику формування електролюмінесценції у наносистемах метал-молекула-метал із симетричними та асиметрич-ними зв’язками молекули з електродами та показано, що оптично активний стан молекули виникає за рахунок передачі енергії електрона, що переноситься молекулі як стрибковим шляхом, так і в результаті непружного тунелювання електрона. Для молекул-хромофорів знайдено умови посилення електролюмінесценції за рахунок як заміни інтерфейсу, так і зміни енергетичного спектру молекули.
    чл.-кор. НАНУ Е.Г. Петров, В.О. Леонов, Є.В. Шевченко
  • Досліджено особливості релаксації енергії електронів на коливаннях ґратки в металах. Отримано аналітичну формулу для втрат електронної енергії за одиницю часу, необхідної для збудження акустичних коливань ґратки. Показано, що величина поглинутої ґраткою потужності визначається співвідношеннями температур Дебая і ґратки та ґратки і електронної температури.
    М.І. Григорчук
  • Нестаціонарну теорію функціоналу густини застосовано для з’ясування механізмів циклізації фотохромних молекул діфурилетену, що їх досліджували методами фемтосекундної спектроскопії. На основі розрахованих спектрів збуджень, поверхонь потенціальної енергії та бар’єру перемикання для реакції циклізації запропоновано модель релаксаційного переходу від відкритої до закритої форми молекули діфурилетену при опроміненні світлом з різними значеннями довжини хвилі нагнітання.
    О.Л. Капітанчук
  • З появою одномолекулярної спектроскопії високої роздільної здатності та можливостей спостереження за реакцією поодиноких ензимів, а також керування режимами їхнього функціювання, виникла нагальна потреба перегляду меж придатності класичних схем ферментативного каталізу і відхилень від них. За допомогою розробленого стохастичного підходу виконано теоретичний аналіз кінетики основних схем міхаелісівського типу з урахуванням динамічного безладу як у вільному ферменті, так і фермент-субстратному комплексі у випадках дискретних наборів конформацій або ж обмеженої структурної дифузії. Знайдено нові, іноді контр-інтуїтивні залежності швидкості утворення продукту від концентрації субстрату і параметрів реакційної схеми.
    Л.М. Христофоров
Відділ математичних методів в теоретичній фізиці
  • Бозе-конденсатні моделі темної матерії є досить популярними, однак мають і деякі недоліки. Ми розглядаємо модель μ-Бозе-газу, що є деформацією моделі Бозе-газу (БГ) з раціональним типом нелінійності і при μ=0 переходить у модель БГ. В рамках термодинамічної геометрії моделі μ-БГ обчислено скалярну кривину і виявлено її сингулярність, що вказує на наявність конденсату в системі μ-бозонів. На основі цього факту та інших важливих властивостей μ-Бозе-газу, що дають певні переваги порівняно з моделлю БГ, запропоновано застосування μ-деформованої системи як моделі ефективного опису «темної матерії», яка оточує карликові галактики.
    О.М. Гаврилик, І.І. Качурик, М.В. Хелашвілі, А. Назаренко
  • Для одновимірного рівняння Шредінґера, що описує тунелювання електронів через дво- або тришарову гетероструктуру, в одноточковому наближенні виявлено і детально описано ефект розгалуження резонасних рівнів тунелювання на зліченні множини, які мають вигляд кривих або поверхонь в залежності від двох чи трьох шарів структури.
    О.В. Золотарюк
  • Побудовано розв’язок для системи Фуджі-Сузукі-Цуди рангу N із n сингулярними точками через конформні блоки WN-алгебри з центральним зарядом c=N-1. Ця конструкція використовує різні властивості конформних блоків WN-алгебр. Хоча ці властивості є добре відомими, частину з них для N>3 ми довели вперше: (1) для довільного центрального заряду знайдено редукцію довільних триточкових конформних блоків до певного мінімального незалежного набору; (2) для c=N-1 знайдено правила відбору для триточкових конформних блоків, якщо одне з полів є виродженим; (3) доведено формулу для чотириточкових конформних блоків з одним напіввиродженим та одним виродженим полями через узагальнені гіпергеометричні функції.
    П.Г. Гавриленко, М.З. Іоргов
Відділ теорії нелінійних процесів в конденсованих середовищах
  • Запропоновано новий механізм утворення точкових мутацій в біологічних об’єктах, який враховує флуктаційну появу в подвійній спіралі ДНК при відкритих молекулою води комплементарних пар. В рамках методу функціоналу густини проаналізовано можливі переходи протонів у привідкритій парі А-Т та розраховано їхні енергії. Показано, що в разі утворення привідкритої пари, неправильні таутомерні форми нуклеїнових основ можуть стабілізуватися і слугувати джерелом виникнення точкової мутації. Оцінена ймовірність такої мутації в ДНК (10-10-10-11) пояснює відомі експериментальні результати.
    Е.С. Крячко, С.Н. Волков
  • Побудовано змішану систему початкових та проміжних польових функцій для інтеґровної нелінійної Шрьодінґерівської системи на трикутній драбинчастій ґратці. Показано, що в термінах таких польових функцій система розщеплюється на дві підсистеми з якісно відмінними властивостями збуджень. Встановлено якісну зміну динамічних режимів системи при переході фонового параметра через критичну точку.
    О.О. Вахненко
  • Показано, що характерною рисою двовимірних систем, які проходять N послідовних топологічних переходів Ліфшиця, є поява піків ентропії на
    частинку з квантованою амплітудою при низьких температурах. Отримано загальний вираз для ентропії як функції хімічного потенціалу, температури та амплітуди щілин у діраківських матеріалах. Всередині меншої зі щілин, залежність від хімічного потенціалу містить мінімум та пік поблизу точки Дірака. Запропоновано експериментальне вимірювання всіх цих особливостей в експериментах з модуляцією температури зразків
    С.Г. Шарапов, чл.-кор. НАН України В.П. Гусинін
Відділ синергетики
  • Теоретично передбачено та експериментально підтверджено існування взаємодії кулонівського типу між колоїдними частинками в нематичному рідинному кристалі. Виникнення такої взаємодії обумовлено порушенням всіх елементів симетрії в розподілі пружного поля директора навколо окремої частинки, що індукується граничними умовами на поверхні самої частинки.
    чл.-кор. НАН України Б.І. Лев
  • Запропоновано механізм руху колоїдних частинок в рідинному кристалі з деформованим полем директора. Показано, що не всі деформації пружного поля однаково впливають на трансляційний рух колоїдних частинок.
    чл.-кор. НАН України Б.І. Лев
  • Запропоновано статистичне описання нерівноважних самоґравітувальних систем. Отримано рівняння стану та просторову залежність густини і температури з формуванням просторово неоднорідного розподілу частинок.
    чл.-кор. НАН України Б.І. Лев
  • Запропоновано формалізм опису рівноважного бозе-газу на основі розгляду в макроскопічному, але скінченному об’ємі. Наявність конденсату Бозе–Айнштайна враховується через недіагональний дальній порядок при переході до термодинамічної границі. На цій основі здійснено описання виродженого бозе-газу з дельта-подібним потенціалом взаємодії з використанням самоузгодженого наближення Хартрі–Фока. Отримано явні вирази для енергетичних спектрів одночастинкових та колективних збуджень, що враховують ефекти, обумовлені тотожністю частинок.
    акад. НАН України А.Г. Загородній
  • Запропоновано і точно розв’язано модель нелінійного осцилятора з масою, залежною від координати, або коефіцієнтом пружності, залежним від швидкості. Побудовано перерізи Пуанкаре і знайдено умови можливої стохастичності в поведінці такого осцилятора.
    акад. НАН України А.Г. Загородній, чл.-кор. НАН України Б.І. Лев, В.Б. Тимчишин
  • Для широкого класу нейронних моделей математично строго доведено, що активність гальмівного нейрона із швидким Cl-подібним типом гальмування та із затриманим зворотнім зв’язком, стимульованого стохастичним процесом відновлення, є немарковською.
    О.К. Відибіда
  • Запропоновано фізичний механізм редукції інформації в реверберативній нейронній мережі через сходження різних динамічних траєкторій в одну з наступним виходом на періодичний режим. Встановлено, що необхідною передумовою для сходження траєкторій є постріли нейронів мережі. Для широкого класу нейронних моделей гальмівного імпульсного нейрона із швидким Cl-подібним типом гальмування та із затриманим зворотнім зв’язком встановлено можливість представлення вихідного стохастичного процесу через характеристики лінії зворотнього зв’язку і вихідного стохастичного процесу нейрона без зворотнього зв’язку. Виведено явні формули такого представлення.
    О.К. Відибіда, О.В. Щур
  • Проведено моделювання метаболiчного процесу в клітині з використанням перетворення Фур’є та побудови гiстограм iнварiантних мiр хаотичних атракторiв. Знайдено необхідну кількість гармонік, однозначно відображальних найскладніший режим дивного атрактора. Досліджено залежність виду атрактора від розподілу і величини гармонік у спектрі Фур’є. Ідентифіковано гармоніки, що формують ламінарну і турбулентну частини траєкторії атрактора. Побудовано гістограми проекцій інваріатних мір основних видів дивних атракторів системи та досліджено їхню залежність від фазового портрету.
    В.Й. Грицай
  • Запропоновано модель для теоретичного опису атмосферного каналу передачі інформації квантовим світлом. Проаналізовано експериментальні дані для розподілу імовірності пропускання (PDT) для різних погодних умов (дощ, мряка) та часу доби (день, ніч). Теоретичні та експериментальні криві для PDT добре узгоджуються між собою. Проаналізовано також вплив погодних умов на квантові властивості стиснутого світла та переплутаних гаусових станів. Показано, що певні постселекційні процедури можуть зменшити класичний шум і покращити здійснення квантових комунікаційних протоколів.
    Д.Ю. Васильєв
  • Проаналізовані можливі структури в системі порошинок в слабойонізованій плазмі. Знайдені параметри можливих структур відповідають експериментально спостережуваним.
    акад. НАН України А.Г. Загородній, чл.-кор. НАН України Б.І. Лев, В.Б. Тимчишин
  • Розглянуто дифузію заряджених частинок в статичному випадковому електричному полі поперек магнетного поля. Запропоновано новий спосіб замикання статистичного рівняння, яке описує дифузію частинок в замороженому полі з урахуванням ефектів захоплення частинок та скінченного ларморового радіусу без припущення про його малість. Виконано пряме числове моделювання і показано, що статистичні характеристики, знайдені як розв’язки аналітичної моделі, узгоджуються з результатами моделювання в широкому діапазоні ларморових радіусів.
    акад. НАН України А.Г. Загородній, В.І. Засенко, О.М. Черняк
  • Представлено загальну концепцію опису роботи банку, засновану на інвестиційній стратегії як в ризикові, так і неризикові активи, динаміці залучення депозитів на рахунки банку та доходах від операційної діяльності, динаміці виплат за зобов’язаннями. Використовуючи ці фактори, побудовано стохастичну модель еволюції капіталу банку. Розв’язано проблему оцінювання ймовірності банкрутства банку, яка залежить від вибору інвестиційної стратегії, залучення депозитів на його рахунки, обмеження для зобов’язань за виплатами. Введено кількісну характеристику якості менеджменту. За умови задовільної якості менеджменту знайдено умови для введених факторів, за яких банк може функціонувати нескінченно довго з достатньо малою ймовірністю банкрутства.
    М.С. Гончар, В.Г. Козирський, А.С. Жохін, Л.С. Терент’єва
Відділ теорії ядра і квантової теорії поля
  • Розглянуто квантові ефекти основного стану в діраківських матеріалах, двовимірні одношарові структури котрих згорнуті внаслідок дисклинації в наноконуси. Враховано ненульовий розмір дисклинації, а граничну умову на межі дисклинації вибрано такою, що забезпечує самоспряженість гамільтонового оператора Дірака-Вейля. У випадку вуглецевих, кремнієвих і германієвих наноконусів показано, що квантові ефекти основного стану не залежать від розміру дисклинації, та знайдено умови, коли вони не залежать від параметру граничної умови.
    Ю.О. Ситенко
  • На основі представлення Швінгера для кулонівської функції Гріна встановлено можливість аналітичного розв’язання рівняння Ліпмана-Швінгера для тривимірної кулонівської матриці переходу при від’мних енергіях як у випадку відштовхувальної взаємодії і цілочислового значення кулонівського параметра, так і у випадку відштовхувальної і притягальної взаємодій і напівцілих значень кулонівського параметра (1/2 і -1/2).
    В.Ф. Харченко
  • В рамках мікроскопічної моделі, яка для опису відносного руху кластерів залучає гіперсферичні функції, розглянуто ряд трикластерних систем (4He, 7Li, 7Be, 8Be, 10Be). Вибрано було такі трикластерні системи, які мають принаймі один бінарний канал. Метою даного дослідження було встановити, чи придатні гіпергармоніки для опису двочастинкових каналів і за яких умов, чи вони підходять лише для опису трикластерного континууму. Головний результат полягає в тому, що можна виявити двокластерну конфігурацію в хвильовій функції трикластерної системи псевдозв’язаного стану навіть з достатньо обмеженим набором гіперсферичних функцій як за гіпермоментом, так і за гіпер-радіальними збудженнями. Продемонстровано, що власні стани трикластерного гамільтоніану мають правильну асимптотичну поведінку як для зв’язаних станів, що лежать під двокластерним порогом, так і для станів двокластерного континууму.
    Ю.А. Лашко, Г.Ф. Філіппов, В.С. Василевський
  • На основі простої феноменологічної моделі за припущення однопіонного обмінного характера ядерних сил, встановлено зв’язок між різними піон-нуклонними константами зв’язку, що характеризують нуклон-нуклонну взаємодію. Показано, що порушення зарядової незалежності піон-нуклонних констант зв’язку повністю обумовлено різницею мас зарядженого та нейтрального пі-мезонів і відмінністю маси протона від маси нейтрона.
    В.О. Бабенко, М.М. Петров
Відділ комп’ютерного забезпечення наукових досліджень і науково-технічної інформації
  • Забезпечено підтримку хмарного сайту на базі програмного забезпечення OpenStack та розподіленої файлової системи Ceph. Розроблено та впроваджено сервіси для забезпечення надійного функціонування промислової хмарної інфраструктури ІТФ для забезпечення гарантованого виконання завдань, що стосуються опрацьовування даних експерименту ALICE в ЦЕРНі, з використанням системи HTCondor та надання хмарних сервісів користувачам для організації наукових обчислень.
    С.Я. Свістунов