EN


Заведующий кафедрой квантовой теории
и физики высоких энергий
профессор В.И. Денисов

 

 

 



В настоящее время на кафедре представлены следующие научные направления1):

            Проблемы нелинейной электродинамики вакуума и гравитации разрабатываются под руководством проф. В.И.Денисова. В настоящее время в научной литературе наиболее обсуждаемыми являются нелинейные электродинамики Борна-Инфельда и Гейзенберга-Эйлера. Уравнения электромагнитного поля в этих теориях представляют собой системы нелинейных дифференциальных уравнений в частных производных первого порядка, методов решения которых в математике не создано. Поэтому на первом этапе исследования таких моделей пришлось создать частный метод интегрирования этих уравнений, который позволяет для широкого класса задач найти лучи, по которым во внешнем электромагнитном поле распространяются импульсы электромагнитного излучения, и определить закон движения их по этим лучам (Denisov V.I., Svertilov S.I., Astronomy and Astrophysics, 2003,V. 399, № 3, P. L39-L42, (Q1)). Это позволило предсказать ряд новых эффектов. В частности, были вычислены частоты генерации встречных электромагнитных волн в кольцевом лазере и показано, что их разность, возникающая из-за нелинейности электродинамики, может быть измерена после создания кольцевых лазеров нового поколения (Denisov V.I., Physical Review D, 2000, V. 61, № 3, (Q1)). Наиболее же ярко нелинейно-электродинамические эффекты должны проявляться в сильных магнитных полях пульсаров (B~1012 Гс) и магнетаров (B~1015 Гс). Как показано в работах (Denisov V.I., Shvilkin B.N., Sokolov V.A., Physical Review D, 2016, V. 94, P. 045021-(6pp), (Q1); Denisov V.I., Sokolov V.A., Svertilov S.I. , Journal of Cosmology and Astroparticle Physics, 2017, V. 9, P. 004-(23pp), (Q1)), любой электромагнитный импульс, прошедший через такое поле, будет иметь необычную поляризацию: передняя часть любого регистрируемого импульса, согласно уравнениям нелинейной электродинамики вакуума, должна иметь линейную поляризацию. Задняя часть этого импульса также должна быть линейно поляризованной, но в ортогональном направлении к поляризации передней части. Поляризация остальной части электромагнитного импульса может быть произвольной. Этот необычный поляризационный эффект показывает, что магнитные поля нейтронных звезд являются хорошими объектами для исследования нелинейной электродинамики вакуума и проверки ее предсказаний. Он может быть обнаружен после создания поляриметров космического базирования, которые начались в России, в США и в Европейском космическом агентстве.

1). Подробный список публикаций сотрудников кафедры см. на сайте Истина МГУ.

Следует отметить, что магнитные поля пульсаров и магнетаров являются хорошими детекторами гравитационных волн. Как показали расчеты, при прохождении импульсов гравитационных волн через такое поле должны возникать импульсы электромагнитных волн того же спектрального состава, которые могут быть зарегистрированы на Земле радиотелескопами, оптическими телескопами и находящимися на околоземных орбитах детекторами рентгеновского и гамма излучения. По тематике этого направления защищено две кандидатских и одна докторская диссертация.

Работы проф. В.О. Галкина посвящены исследованиям разнообразных свойств адронов в рамках релятивистской кварковой модели, основанной на квазипотенциальном подходе и квантовой хромодинамике. Он является специалистом мирового уровня в квантовой хромодинамике. Основные результаты:  

--В рамках релятивистской кварковой модели и кварк-дикварковой картины барионов рассчитаны форм-факторы распадов редких полулептонных и радиационных распадов тяжёлых  барионов в лёгкие Λ гипероны и нуклоны.  (R.N. Faustov, V.O. Galkin. Rare  and  decays in the relativistic quark model. //  Physical Review D – 2017. –  Vol. 96 – P. 053006-1-19. (Q1)).

 -- Рассмотрены редкие распады тяжёлого очарованного бариона в протон и лептонную пару  , которые происходят за счёт   кварковых переходов,  вызванных изменяющими аромат нейтральными токами.  (Faustov R.N., Galkin V.O.  Rare  decay in the relativistic quark model //  European Physical Journal C. –  2018. – Vol. 78. – No.6.  –  P. 527. (Q1)).

-- Вычислены значения формфакторов, параметризующих матричные элементы слабого тока для переходов очарованных барионов  и , с последовательным и полным учетом релятивистских эффектов. (Faustov R. N., Galkin V. O. Semileptonic  baryon decays in the relativistic quark model //The European Physical Journal C. — 2019. — Vol. 79, No. 8. — P. 695. (Q1)). 

-- Рассчитаны формфакторы, параметризующие слабые полулептонные распады D имезонов, с последовательным учетом релятивистских эффектов.  (Faustov R. N., Galkin V. O., Kang X. W. Semileptonic decays of D and D s mesons in the relativistic quark model //Physical Review D. – 2020. – Т. 101. – №. 1. – С. 013004. (Q1).)  Полученные подробные теоретические предсказания могут быть в ближайшем будущем измерены в экспериментах на Большом Адронном Коллайдере. 

Работы проф. Л.К. Гладилина посвящены изучению процессов рождения и свойств адронов, содержащих тяжёлые кварки. Он является специалистом мирового уровня в физике высоких энергий, активным участником проекта «АТЛАС», осуществляемом в настоящее время в ЦЕРНе, в котором работают 3000 физиков из 181 институтов и университетов 38 стран. В этих работах измеряются сечения рождения и характеристики адронов, содержащих тяжёлые кварки. Проводятся поиски новых адронов и ещё неоткрытых распадов. Все полученные результаты сравниваются с теоретическими ожиданиями. Планируются дальнейшие исследования на будущих коллайдерах.                

Основные недавние результаты:

-- Измерены дифференциальные сечения рождения пары B адронов в распадах B(→J/ψ[→μ+μ−]+X)B(→μ+X) в pp столкновениях при √s = 8 ТэВ. (ATLAS Collaboration, Measurement of b-hadron pair production with the ATLAS detector in proton-proton collisions at √s =8 TeV, JHEP 11 (2017) 62. (Q1)).

-- Проведен поиск тетракварка Х(5568) в его распадах X → Bs0π± в эксперименте ATLAS. (ATLAS Collaboration, Search for a Structure in the Bs0π± Invariant Mass Spectrum with the ATLAS Experiment, Phys. Rev. Lett. 120 (2018) 202007. (Q1)). 

-- Выполнено измерение редких распадов Bs0 и B0 мезонов на пару мюонов в данных эксперимента ATLAS 2015 и 2016 годов. (ATLAS Collaboration, Study of the rare decays of Bs0 and B0 mesons into muon pairs using data collected during 2015 and 2016 with the ATLAS detector, JHEP 04 (2019) 098. (Q1)).

В научной группе проф. К.А.Свешникова рассматриваются различные вопросы квантовой электродинамики. Результаты исследований по этой тематике

изложены в большом числе статей различных журналов, включая высокорейтинговые:

(Grashin P., Sveshnikov K. Ferromagnetic Phase in Graphene‐Based Planar Heterostructures Induced by Charged ImpurityANNALEN DER PHYSIK, 2020, V. 532, № 1, (Q1);

Artyukova Svetlana, Sveshnikov Konstantin, Tolokonnikov Andrey. Atomic H over plane: Effective potential and level reconstruction, International Journal of Quantum Chemistry, 2019, V. 119, № 17, P. e25965, (Q1);Voronina Yu, Komissarov I., Sveshnikov K. , Casimir force variability in one-dimensional QED systems, Physical Review A, 2019, V. 99, P. 062504, (Q1);Voronina Yu, Komissarov I., Sveshnikov K., Casimir interactions between two short-range Coulomb sources, Annals of Physics, 2019, V. 404, P. 132, (Q1);   Roenko A.A., Sveshnikov K.A., Estimating the radiative part of QED effects in superheavy nuclear quasimolecules, Physical Review A, 2018,  V. 97, № 1, P. 012113, (Q1).)

Работы с.н.с. А.Е. Казанцева посвящены  поиску и доказательству точных соотношений между ренормгрупповыми функциями в N=1 суперсимметричных калибровочных теориях. Основные результаты последних лет:

В работе Kataev A. L., Kazantsev A. E., Stepanyantz K. V. Eur. Phys. Jour. C 79 (2019) 477 (Q1). было строго доказано, что в N=1 суперсимметричной квантовой электродинамике в схеме вычитаний на массовой поверхности во всех порядках теории возмущений выполняется соотношение Новикова—Шифмана—Вайнштейна—Захарова между бета-функцией и аномальной размерностью массы. С его помощью впервые был вычислен трехпетлевой вклад в бета-функцию в той же схеме вычитаний.

В работе Kazantsev A. E., Stepanyantz K. V. Jour. of High Ener. Phys. 06 (2020) 108 (Q1). были впервые вычислены двухпетлевая аномальная размерность полей материи и трехпетлевая бета-функция в наиболее общей перенормируемой N=1 суперсимметричной теории Янга—Миллса с полями материи, регуляризованной высшими ковариантными производными.

В основополагающих работах проф. Славнова Д.А. последних лет в рамках алгебраического подхода рассмотрен эффект Аронова-Бома. Построена математическая схема, которая, с одной стороны, согласуется с экспериментальными результатами, а с другой стороны, не противоречит принципам локальности и причинности.  (Д.А. Славнов «Эффект Аронова-Бома. Алгебраический подход.» ЭЧАЯ 2019. т 50(1), стр. 60-85). В рамках алгебраического подхода рассмотрена проблема локальности в экспериментах квантового ластика. Показано, что, вопреки распространенному мнению, результаты экспериментов можно согласовать с принципом локальности.      (Д.А. Славнов «Квантовый ластик и проблема локальности» ЭЧАЯ 2017. т 48(4), стр. 503-528) . Построена компьютерная модель кубита. Рассмотрено несколько ключевых экспериментов в физике квантовой информации. Модель воспроизводит результаты квантовых измерений без использования подгоночных параметров.  (Д.А. Славнов «Компьютерная модель кубита» Письма в ЭЧАЯ 2015. т 12(3), стр. 687-692).

С 2017 г.  на кафедре под руководством проф. С.О.Алексеева проводится поиск экспериментальных и наблюдательных следствий современных теорий гравитации.  Результаты исследований изложены в большом числе статей различных журналов, включая высокорейтинговые:  (P.Dyadina, N.Avdeev, S.Alexeyev, MNRAS v.438, p.947 (2019), (Q1); S.Alexeyev, B.Latosh, X.Calmet, Phys. Lett. B, v.776, p.111 (2018) , (Q1)).

В работах научной группы проф. Силаева П.К.  предложена процедура перенормировки давления и энергии Казимира для массивного скалярного поля в шаре с граничным условием Дирихле. Эта процедура позволяет получить ответ для давления, которое экспоненциально убывает с ростом массы поля, т.е. получить “физически естественную” зависимость давления от массы поля, характерную для полостей с плоскими границами.  Исследован вопрос о коллапсе в массивной и безмассовой РТГ для сферически-симметричных конфигураций. Показано, что характерное время “отскока” (перехода от сжатия к расширению) в массивной РТГ сопоставимо с временем существования Вселенной.

В работах в.н.с. А.А.Власова с соавторами исследуются вопросы физической химии в приложении к растворам сывороточного альбумина.

Работы в.н.с. Чугреева Ю.В. посвящены, в основном, исследованию теорий гравитации с массивным гравитоном и предсказываемым ими принципиально новым гравитационным эффектам.  

Публикации сотрудников кафедры за период 2015-2020 годы

 

Годы

2015/2016

2016/2017

2017/2018

2018/2019

2019/2020

Всего

Статьи WoS, топ 25% (Q1)

2

6

2

6

9

 

25

Статьи WoS

13

11

23

22

21

90

Итого

15

17

25

28

30

115

Основные общие курсы, читаемые кафедрой на физическом факультете:

            Кафедра читает лекции и ведет семинарские занятия по общему годовому курсу «Электродинамика» на двух потоках физического факультета и на астрономическом отделении, а также читает лекции и ведет семинарские занятия по общему годовому курсу «Квантовая теория» на первом потоке физического факультета.  Кроме того,  преподаватели кафедры ведут занятия по этим же курсам в филиалах МГУ в городах Севастополе и Баку.

Основные специальные курсы, читаемые студентам  кафедры:

Спецкурсы кафедры охватывают основные разделы теоретической физики:

 

На 3 курсе (бакалавриат)

Компьютерные методы в теоретической физике (36 часов)

Научно-исследовательский семинар (36 часов)

Физика фундаментальных взаимодействий. Современные методы теории групп (34 часа)

Специальный физический практикум (85 часов)

Упражнения по курсу "Современные методы теории групп"(34 часа)

На 4 курсе (бакалавриат)

Современные методы теории групп (36 часов)

Основы квантовой теории поля (36 часов)

Дополнительные главы квантовой теории поля (36 часов)

Введение в физику элементарных частиц (36 часов)

Функции Грина и континуальный интеграл в квантовой теории поля (36 часов)

Упражнения по курсу "Теория групп" (36 часов)

Численные методы для физиков-теоретиков (36 часов)

Спецфизпрактикум кафедры (72 часа)

Численные методы в физике (48 часов)

Перенормировки в квантовой теория поля  (36 часов)

Введение в физику элементарных частиц. Расширения Стандартной Модели  (36 часов)

Ренормгруппа в КТП  (36 часов)

 

1 курс магистратуры

Современные проблемы физики (36 часов)

Теория калибровочного поля. Основы аксиоматической теории поля (36 часов)

Введение в физику адронов и сильных взаимодействий (36 часов)

Подготовка и анализ экспериментальных данных физики высоких энергий (36 часов)

Квантовая теория поля на решетке (36 часов)

Актуальные вопросы квантовой теории частиц и полей (36 часов)

Теория излучения релятивистских частиц во внешних полях (36 часов)

Физика квантовых вычислений (36 часов)

Спецфизпрактикум кафедры (90 часов)

Солитоны и инстантоны в теории калибровочных полей  (34 часа)

Физика сильных взаимодействий и тяжёлых кварков  (34 часа)

Суперсимметричные модели физики высоких энергий  (34 часа)

Эффект Казимира в квантовой теории поля  (34 часа)

Представление и интерпретация экспериментальных данных физики высоких энергий  (34 часа)

Фермионы во внешних полях  (34 часа)

Современные теории гравитации  (34 часа)

Проблема локальности в квантовых измерениях  (34 часа)

Специальный физический практикум (85 часов)

 

2 курс магистратуры

Теория  поля  в пространствах  с  границами (36 часов)

Релятивистская теория связанных состояний (36 часов)

Симметрии и аномалии в квантовой теории поля (36 часов)

Теория синхротронного, ондуляторного излучений и лазеры на свободных

электронах  (36 часов)

Схемы перенормировки в квантовой теории (36 часов)

Космология в релятивистской теории гравитации (36 часов)

Дифференциальные формы в физике (36 часов)

Методы теории поля в релятивистской астрофизике (36 часов)

Теория гравитации с массивным гравитоном (36 часов)

Квантование гравитационного поля (36 часов)

Научно-исследовательский семинар (36 часов)

 В последнее время студенты кафедры выполняют выпускные квалификационные работы бакалавров и магистерские диссертации не только под научным руководством сотрудников кафедры, но и, при желании,   под руководством ведущих ученых ФИАН, Института теоретической физики им Л.Д.Ландау, Математического института имени В. А. Стеклова, ИФВЭ, НИИЯФ МГУ. Среди победителей конкурса дипломных работ имени Р.В. Хохлова на физическом факультете МГУ регулярно  присутствуют выпускники нашей кафедры.

Монографии и учебные пособия (опубликованные за последние 5 лет):

1.Власов А.А.  Дополнительные главы классической электродинамикиURSS Москва, 2019- 112 с.
2. Власов А.А. Некалибровочный подход в релятивистской теории гравитации. URSS Москва, 2019-144 с.
3. Денисов В.И., Тверской В.Б. Упражнения и задачи контрольных работ по теории поляООП Физического факультета МГУ Москва,  2017-18 с.
4. Денисов В.И., Ростовский В.С., Соколов В.А.  Задания по курсу "Электродинамика" для студентов 3-его курса физического факультета МГУ на 2017-2018 учебный год. Отдел оперативной печати физического факультета МГУ Москва, 2017 - 28 с.
5. Ильина В.А., Силаев П.К. Краткое руководство по синтаксису “CUDA C”. М.: физический факультет МГУ, 2016-71с.
6. Исаев А.П., Рубаков В.А. Теория групп и симметрий. Конечные группы. Группы и алгебры Ли. Дубна: ОИЯИ, 2016-359с.
7. Киселев А.В. Лекции по сильным взаимодействиям. Часть 1. М.: физический факультет МГУ, 2017-202с.
8. Киселев А.В. Лекции по сильным взаимодействиям. Часть 2. М.: физический факультет МГУ, 2018-212с.
9. Парфенов К.В.  Макромир и микромир. СУНЦ МГУ Москва, 2017, 82 с.
10. Соколов В.А. Задачи повышенной сложности по курсу электродинамики. М.: физический факультет МГУ, 2018-44с.
11. Тимофеевская О.Д., Хрусталев О.А. Лекции по квантовой механике. URSS Москва, 2017, 320 с.

Кафедра квантовой теории и физики высоких энергий имеет вычислительный практикум, который работает под руководством профессора Силаева П.К.

Вычислительный кластер кафедры квантовой теории и физики высоких энергий.

Дисплейный класс кафедры квантовой теории и физики высоких энергий.

Вычислительный практикум нашей кафедры позволяет:
 
- приобрести навык написания, отладки и запуска программ на вычислительных серверах в удаленном режиме в среде UNIX. Среда, в которой работают студенты,  является общепринятым стандартом при использовании рабочих станций, вычислительных кластеров и суперкомпьютеров.
- освоить синтаксис и основные приемы работы с системами аналитических вычислений на примере системы аналитических вычислений MAXIMA. Опыт показывает, что освоение одной из систем аналитических вычислений позволяет впоследствии использовать и любую другую (REDUCE, Maple, Mathematica, и т. д.), поскольку основные приемы работы и стандартные алгоритмы решения задач практически не зависят от особенностей синтаксиса системы.  Владение системой компьютерной алгебры в настоящее время является необходимым навыком для физика-теоретика.
- приобрести навык написания и отладки программ, реализующих типовые численные методы, необходимые при решении задач современной теоретической физики. Хотя предложенные задачи являются по необходимости учебными, каждая из них представляет модуль, из которых может быть впоследствии собрана реальная счетная программа.
- приемы написания и отладки распараллеленных счетных программ в протоколе MPI, который в настоящее время  является стандартом при использовании вычислительных кластеров и суперкомпьютеров.
- приобрести навык написания и отладки счетной программы на CUDA C, который позволяет использовать вычислительные возможности графических карт. Умение использовать вычислительную карту позволяет существенно ускорить вычисления, как на отдельной рабочей станции, так и на вычислительном кластере. Кроме того, многие современные суперкомпьютеры представляют собой комплексы CUDA-MPI.