Теоретическое и экспериментальное исследование свойств тяжелых кварков, бозонов Хиггса и взаимодействий релятивистских тяжелых ионов в Стандартной модели и её расширенияхНИР

Источник финансирования НИР

грант Президента РФ

Этапы НИР

# Сроки Название
1 5 мая 2016 г.-31 декабря 2016 г. Теоретическое и экспериментальное исследование свойств тяжелых кварков, бозонов Хиггса и взаимодействий релятивистских тяжелых ионов в Стандартной модели и её расширениях
Результаты этапа: Проведено исследование непертурбативных эффектов в приложении к экспериментальным результатам, полученным на Большом Адронном Коллайдере. При этом предложена последовательная интерпретация возможных дибозонных резонансов и предсказаны эффекты в рождении пар топ-кварков в сопровождении электрослабых бозонов. Проанализированы сценарии МССМ с массой тяжелого СР-четного бозона Хиггса 750 ГэВ. Исследован хиггсовский потенциал МССМ с дополнительными операторами шестой степени. Получены радиационные поправки к дополнительным параметрам и проанализирован массовый спектр сектора Хиггса. Аналитически вычислен 5-петлевой вклад в бета-функцию, определяющую эволюцию кварк-глюонной константы связи в КХД. Используя этот результат, а также низко-энергетическую теорему и 4-петлевую формулу декаплинга в КХД, выведена (в 5-петлевом приближении) эффективная константа взаимодействия хиггс-глюон-глюон. Предложено новое понятие точных конечных разностей целого и нецелого порядка: линейный разностный оператор считается точной конечной разностью порядка k, если действие этого оператора на пространстве целых функция совпадает с действием производной порядка k. Соответствие между дифференциальным исчислением и исчислением конечных разностей рассматривается не столько в предельном переходе при стремлении шага дискретизации к нулю, сколько в том, что математические операторы этих двух теорий должны подчиняются во многих случаях тем же правилам. Описаны основные свойств точных конечных разностей на пространстве целых функций и рассмотрены применения в квантовой механике и и механике сплошных сред. Изучено ассоциативное рождение слабых калибровочных бозонов и D/B-мезонов при кинематике эксперимента LHCb. Показано, что такое рождение доминируется вкладами двойного партонного рассеяния, причем эти вклады должны быть скорректированы для учета ограниченного фазового пространства. Предложен специальный фактор для такого учета. Исследовано рождение прямых фотонов в kt-факторизационном подходе КХД. Учтен поперечный импульс начальных партонов, включены некоторые NLO вклады, а также использованы неинтегрированные функции распределения KMR, полученные в NLO приближении. Получено хорошее описание новых экспериментальных данных коллабораций CMS и ATLAS. Показано, что отношение сечений рождения Z/фотон+с-кварк и Z/фотон+b-кварк является наблюдаемой, чувствительной к вкладу внутреннего чарма в протонные функции распределения. Это отношение почти не чувствительно к теоретическим неопределенностям, и таким образом, может служить хорошей наблюдаемой для поисков внутреннего чарма на LHC. Показано, что геометрический подход позволяет получить полезные соотношения между фейнмановскими интегралами с различными импульсами и массами. Продемонстрировано, как эти результаты могут быть использованы для того, чтобы уменьшить количество переменных функций, возникающих в ходе геометрической редукции.
2 1 января 2017 г.-31 декабря 2017 г. Теоретическое и экспериментальное исследование свойств тяжелых кварков, бозонов Хиггса и взаимодействий релятивистских тяжелых ионов в Стандартной модели и её расширениях
Результаты этапа: В эксперименте CMS 1. Проведён поиск отклонений от предсказаний Стандартной модели, проявляющихся в процессах одиночного рождения топ-кварка при энергиях протон-протонных столкновений 7 и 8 ТэВ. Получены верхние ограничения на параметры, характеризующие отклонения во взаимодействии топ кварка с W бозоном и b-кварком, и нейтральные токи, меняющие аромат кварков во взаимодействии топ кварка с u- или c-кварком через обмен глюоном. 2. Измерено сечение s-канального рождения топ-кварка при энергиях протон-протонных столкновений 7 и 8 ТэВ на уровне статистической достоверности в 2.5 стандартных отклонения. 3. Измерено сечение t-канального одиночного рождения топ кварка при энергии 13 ТэВ. 4. Измерена масса топ кварка в процессах электрослабого одиночного рождения. 5. Проведен поиск дополнительного векторного заряженного бозона распадающегося на топ кварк и b-кварк в протон-протонных столкновениях при энергии 13 ТэВ. Получены нижние ограничения на массу такого бозона и верхние ограничения на соответствующие константы связи. 6. Проведён поиск легкого псевдоскалярного бозона Хиггса, рождённого в ассоциации с b-струями в протон-протонных взаимодействиях при энергии LHC 8 ТэВ и распадающегося на пару мюонов. В диапазоне инвариантных масс мюонных пар 25-60 ГэВ был установлен верхний предел на сечение рождения бозона Хиггса с последующим распадом на два мюона. 7. Обновлена система мониторирования адронного калориметра детектора CMS. По запросу центральной группы управления и контроля супердетектора CMS разработан коммуникационный сервер для двух операционных систем: Windows и Linux. 8. Разработано программное обеспечение системы медленного контроля и мониторинга, DCS, переднего малоуглового калориметра CASTOR после его модернизации и установки в CMS. 9. Разработано ПО, связанное с особенностями работы малоуглового калориметра в условиях высокой светимости. 10. Разработана первая версия программного обеспечения прототипа универсального коммуникационного сервера связи электроники с микроархитектурой для телекоммуникационных вычислений на основе протокола «Bridge-Forwarded». Проверена основная задача нового коммуникационного сервера на чтение и хранение большого количества контролируемых электронных сенсоров (> 30) с каждой карты триггерной электроники. 11. Модернизирован и включён в процедуру анализа эксперимента CMS пособытийный метод восстановления распределений динамических флуктуаций азимутальных гармоник анизотропного потока. Метод использован для анализа данных по столкновениям ядер свинца при энергии в с.ц.м. 5.02 ТэВ. Получено указание на негауссовскую природу флуктуаций пространственной анизотропии начального состояния. В эксперименте ATLAS 12. Были измерены отношения парциальных ширин распадов Bc+→J/psi Ds+ и Bc+→J/psi Ds*+ к парциальной ширине распада Bc+→J/psi pi+ и определена доля поперечной поляризации распада Bc+→J/psi Ds*+ в pp столкновениях при энергии в с.ц.м. 7 и 8 ТэВ. 13. Были измерены сечения рождения D*±, D± и Ds± мезонов в pp столкновениях при энергии в с.ц.м. 7 ТэВ. С помощью экстраполяции наблюдаемых сечений к полному фазовому пространству были оценены фактор подавления странности, доля D-мезонов, образующихся в векторном состоянии, и полное сечение рождения очарованных кварков в pp столкновениях при энергии в с.ц.м. 7 ТэВ. 14. Были исследованы характеристики распада Bs0→ J/psi phi в pp столкновениях при энергии в с.ц.м. 8 ТэВ. Измерены величины CP-нарушающей фазы phis, ширины распада Γs, разности ширин двух собственных массовых состояний и других параметров распада. 15. Проведено изучение редких распадов Bs0→mu+mu- и B0→mu+mu- с использованием данных, набранных в pp столкновениях при энергии в с.ц.м. 7 и 8 и соответствующих интегральной светимости 25 fb-1. Измерены парциальная ширина редкого распада Bs0→mu+mu- и наложен верхний предел на парциальную ширину редкого распада B0→mu+mu-. 16. Были измерены дифференциальные сечения прямого и непрямого (от распадов B адронов) рождения состояний со скрытым очарованием X(3872) и psi(2S) в распадах на J/psi pi+pi- в pp столкновениях при энергии в с.ц.м. 8 ТэВ. Получено указание на значительный вклад в непрямое рождение X(3872) распадов Bc+ мезонов. В эксперименте LHCb 17. Проведено исследование возможностей и направлений модернизации вершинного детектора и мюонной системы детектора LHCb. Создана концепция универсального интерфейса управления системами медленного контроля установки LHCb. Проведён анализ существующих технологических и экспериментальных методик в рамках плана модернизации детектора LHCb. Разработаны схемные решения, компоновка электронных модулей и кабельное расписание для низковольтной и высоковольтной систем питания, а также системы измерения температур суб-детектора VELO. Проведена предварительная оценка стоимости модернизации систем. 18. Проведена теоретическая оценка возможностей измерений редких сигналов с помощью модернизированного супердетектора LHCb, разработана техническая документация для экспериментальных образцов компонентов усовершенствованных детекторных устройств, созданы и испытаны модули интерфейса системы медленного контроля. 19. В рамках работ, проводимых по LHCb Upgrade, проведена разработка печатных плат и конструкции вакуумного перехода будущего суб-детектора VELO. 20. Была модифицирована программа для онлайн-калибровки электромагнитного калориметра эксперимента LHCb методом восстановления инвариантной массы нейтрального pi-мезона. Калибровка электромагнитного калориметра этим методом проводилась в мае и июне 2016 года. 21. В данных, набранных экспериментом LHCb, и соответствующих интегральной светимости 3фмб-1, было сделано первое наблюдение распадов B+ → J/psi 3pi+2pi- и B+ → psi(2S)pi+pi+pi- с последующим распадом psi(2S) → J/psi pi+pi-, были измерены парциальные ширины этих распадов. 22. С использованием данных, набранных экспериментом LHCb и соответствующих интегральной светимости 3фбн-1, изучены распады Lambda0b → psi(2S)pK- и Lambda0b → J/psi pi+pi-pK-, измерены парциальные ширины этих распадов. Произведено измерение массы Lambda0b-бариона в этом распаде. 23. Измерено отношение ширин распадов Bc+ → J/psi K+ и Bc+ → J/psi pi+ на данных LHCb, соответствующих интегральной светимости 3 фбн-1 и энергиям протон-протонных соударений 7 и 8 ТэB. 24. В целях поиска экзотического мезонного состояния с использованием данных соответствующих интегральной светимости 3 фбн-1 и энергиям протон-протонных соударений 7 и 8 ТэВ, было изучено распределение по инвариантной массе B0spi. На массу и ширину экзотического мезона X(5568) установлены верхние пределы. 25. С использованием данных, набранных экспериментом в 2011-2012 годах и соответствующих интегральной светимости 3фб-1 получены верхние ограничения на парциальные ширины сверхредких распадов Bd → μ+μ-μ+μ- и Bs → μ+μ-μ+μ-. 26. Получены теоретические предсказания для парциальных ширин распадов B+ → μ+μ-e+νe, B+ → e+e-μ+νμ, B+ → e+e-e+νe, и Bd → μ+μ-μ+νμ в рамках Стандартной модели. На основании полученных расчетов, в рамках пакета EvtGenExtras ПО LHCb была реализована модель BUTOMMMNDMN. В эксперименте ALICE 27. Был проведен трехмерный анализ фемтоскопических корреляций тождественных каонов, измеренных в эксперименте ALICE в PbPb соударениях при энергиях 2.76 ТэВ. Показано, что фемтоскопические радиусы тождественных каонов возрастают с ростом множественности и убывают с ростом поперечной массы mT. Было показано, что модель, включающая адронный каскад (HKM), хорошо описывает экспериментально наблюдаемое сильное нарушение mT-скейлинга, тогда как чисто гидродинамическая модель (THERMINATOR) недооценивает каонные радиусы. 28. Проведено фитирование зависимости продольных фемтоскопических радиусов пионов и каонов от поперечной массы. Показано, что испускание пионов происходит раньше каонов, при этом новая формула позволяет значительно улучшить качество фитирования и точность извлечения времени испусания. 29. Проведено детальное исследование корреляционных функций и функций источника заряженных пионов, образующихся в соударениях Au-Au при энергиях в с.ц.м. 7.7-62.4 GeV с помощью гибридной модели VHLLE+UrQMD с уравнениями состояния с фазовым переходом типа кроссовер и с фазовым переходом первого рода. Показано, что гибридная модель с фазовым переходом типа кроссовер хорошо описывает Гауссовские фемтоскопические радиусы, измеренные коллаборацией STAR на RHIC. В эксперименте ZEUS 30. В данных, соотвествующих интегральной светимости 358 pb-1, проведен поиск рождения экзотического пятикваркового барионного состояния в системе pKS0 и pKS0 в глубоконеупругих ер-столкновениях при энергии в с.ц.м. 318 ГэВ и виртуальности фотона, Q2, между 20 и 100 ГэВ2. Наличие резонансного пика в распределении инвариантных масс в интервале 1.45-1.7 ГэВ не обнаружено, установлены верхние пределы сечения рождения. 31. Проведено изучение процессов электророждения векторных мезонов psi(2S) и J/psi (1S) в электорн-протонных взаимодействиях при энергии в с.ц.м. 317 ГэВ в кинематической области 2<Q²<80 ГэВ², 30<W<210 ГэВ и |t|<1 ГэВ². Отношения сечений рождения этих мезонов, R, определены во всей кинематической области. Результаты подтвердили предсказанную теоретическими моделями слабую зависимость этих отношений от W и |t|. Однако найдено, что в эксперименте R растет с Q² быстрее, и не все модели способны качественно описать подобный рост. 32. Проведен комбинированный анализ данных с ускорителя HERA в рамках КХД и электрослабых взаимодействий. Извлеченны константы векторной и аксиальной связи Z-бозона с u- и d-кварками, значения электрослабого угла смешивания (угол Вайнберга) и массы W-бозона. Значения электрослабых параметров находятся в хорошем согласии с предсказаниями Стандартной модели. 33. Впервые представлены измерения процесса дифракционного парного рождения струй в глубоко неупругом ep-рассеянии, γ* + p → jet1 + jet2 + p. Измеренные сечения рождения значительно больше предсказанных моделями Resolved Pomeron (RP) и Two-Gluon-Exchange (TGE), однако предсказания TGE-модели качественно подтверждают экспериментально наблюдаемый тренд в поведении сечения. 34. В дифракционных событиях, зарегистрированных детектором ZEUS, измерено фоторождение изолированных фотонов. Для анализа использовалась суммарная интегральная светимость 456 pb-1. Изучен ряд кинематических переменных в сравнении с предсказаниями Монте-Карло генератора RAPGAP. В эксперименте NA64 35. Проведён прямой поиск тёмных фотонов (A′) с массой до 1 ГэВ в рассеянии 100 ГэВ’ных электронов на активной мишени в эксперименте NA64 на CERN SPS. Наложен предел на силу смешивания фотонов и тёмных фотонов и исключено объяснение gmu-2 аномалии с помощью невидимых тёмных фотонов с массой до 100 МэВ. В эксперименте MPD/NICA 36. Подготовлены технологическое оборудование и помещения для изготовления модулей трековой системы эксперимента MPD, испытаний этих модулей и их отладки. Подготовлен тестовый стенд для контроля параметров двухсторонних микростриповых детекторов на базе автоматической зондовой станции ЕМ-6190А. Проведено обучение персонала. 37. Разработано программное обеспечение для полностью автоматизированного контроля детекторов. Произведен запуск и ввод в эксплуатацию сборочного автомата ALICIA08 для сборки модулей на базе микропиксельных трековых детекторов с внутренним усилением (MAPS ALPIDE). Разработана концепция системы управления и контроля детектора MPD; проведено тестирование двусторонних микростриповых детекторов; проведено два испытательных сеанса полного канала считывания на пучке Нуклотрона (ОИЯИ); разработана геометрия модулей трековой системы эксперимента BM@N. 38. С помощью гибридной модели vHLLE+UrQMD исследовано влияние типа фазового перехода (первого рода или кроссовер) на корреляционные функции и функции источника для заряженных пионов, образующихся в соударениях тяжёлых ионов при энергиях строящегося коллайдера NICA (ОИЯИ, Дубна). Показано, что основная информация о длительных временах испускания частиц, характерных для фазового перехода первого рода, содержится на краях распределений, что обосновывает важность экспериментального анализа формы корреляционной функции и функции источника. В эксперименте НУКЛОН 39. Проведена полётная калибровка научной аппаратуры НУКЛОН. Определены оптимальные режимы работы системы запуска (триггера). Закончена разработка программного обеспечения для микрокалориметра. Ведется обработка полётных данных по составу космических лучей и выделению высокоэнергетичной электронной компоненты. 40. Подготовлен эскизный проект научной аппаратуры для космического эксперимента по исследованию изотопного состава космических лучей; разработан и создан прототип калориметра научной аппаратуры НУКЛОН-2; проведены испытания прототипа калориметра НУКЛОН-2 на пучке ядер ускорителя НУКЛОТРОН (ОИЯИ) и на пучке SPS(ЦЕРН). Получены следующие результаты для развития теоретических и феноменологических моделей 41. Впервые в рамках факторизационного подхода выведена формула для вычисления сечения инклюзивного жесткого тройного партонного рассеяния в протон-протнных столкновениях через сечения соответствующих одиночных партонных рассеяний и поперечный партонный профиль протона. Это позволило вычислить инклюзивные сечения рождения чарма и боттома в протон-протонных столкновениях как функции энергии столкновения в системе центра масс через механизмы одиночного и тройного партон-партонных рассеяний. 42. С помощью модели HYDJET++ проведено исследование влияния рождения адронных струй и распада резонансов на триангулярный поток заряженных инклюзивных и идентифицированных адронов в соударениях ионов свинца при энергии 2.76 ТэВ на пару нуклонов. Показано, что модификация импульсного спектра адронов вследствие распада резонансов для мягкой компоненты модели играет важную роль при формировании NCQ скейлинга коэффициента триангулярного потока v3, в то время как учет жёсткого механизма рождения адронов через фрагментацию партонных струй приводит к противоположному эффекту - нарушению NCQ-скейлинга. В рамках модели HYDJET++ изучено влияние пространственной и импульсной анизотропий на развитие эллиптического и триангулярного потоков заряженных частиц и на осцилляции фемтоскопических радиусов в плоскостях этих потоков в соударениях ионов свинца при энергии LHC 2.76 ТэВ на пару нуклонов 43. Получены дисперсионные представления и вычислены многочисленные форм факторы слабых распадов тяжёлых мезонов. На основе этих результатов определены константы трёхчастичных взаимодейстивий мезонов, содержащих c-кварки. Проведён анализ – аннигиляционных радиационных распадов B-мезона. Проанализированы редкие радиационные лептонные распады тяжёлых мезонов в расширениях Стандартной модели, связанных с нарушением лептонной универсальности и лептонного аромата. Показано, что данные эксперимента LHCb позволят в ближайшие годы осуществить однозначную проверку данных моделей и получить информацию об их параметрах в случае обнаружения распадов, нарушающих лептонное число. 44. Рассчитаны форм факторы для редких радиационных лептонных распадов B и Bs мезонов. Получены строгие ограничения на вклады петель очарованных кварков в амплитуды данных распадов. На основе результатов для нефакторизуемых поправок, полученных в методе правил сумм КХД для редких полулептонных распадов B и Bs мезонов, получены результаты для радиационных лептонных распадов. Показано, что экспермиентальное наблюдение лептонных асимметрий в кинематической области между J/psi и psi(2S) резонансами является однозначной сигнатурой для определения относительных фаз J/psi и psi(2S). 45. Показана возможность теоретического изучения в рамках метода правил сумм КХД эффектов сильного нарушения изотопического спина в лептоных константах тяжёлых псевдоскалярных и векторных мезонов. Получены оценки таких эффектов на основе корреляционных функции КХД в следующих за лидирующим порядках по константе связи. Сформулирована специальная версия правил сумм КХД, которая позволяет с высокой точностью рассчитать эффекты сильного нарушения изотопической симметрии при совместном использовании результатов операторного разложения в КХД и численных результатов КХД на решётке, полученных для изотопически-симметричной КХД. 46. Проведено теоретическое изучение свойств в КХД экзотических тетракварковых мезонов. Сформулированы строгие критерии для отбора КХД диаграмм, которые должны учитываться при изучении свойств многокварковых адронов. Показано, что в КХД с большим числом цветом могут возникать узкие многокварковые состояния различного флэйворного состава. Показано, что тетракварки с экзотической флэйворной структурой могут существовать только в виде пар, причём каждое из состояний такой пары распадается по своему предпочтительному двух-мезонному каналу, допустимому флэйворной структурой тетракварка. 47. Рассчитаны сечения парного NLO рождения J/psi+eta_c и Bc(*)+Bc(*) в e+e- соударениях с учётом как фотонного вклада, так и вклада Z-бозона. Показано, что при больших энергиях вклад Z0-бозона доминирует. 48. Получено представление в виде интегралов по грассманианам для форм факторов операторов из супермультиплета тензора энергии импульса в случае q2=0. Также получены представления для древесных калибровочно инвариантных амплитуд (реджеонных амплитуд) с произвольным числом ног с одной из них вне массовой поверхности для случая максимально-суперсимметричной теории Янга-Миллса и обычной глюодинамики и сделано обобщение данного результата на случай произвольного числа ног вне массовой поверхности. Получено описание амплитуд вне массовой поверхности на языке вспомогательной суперсимметричной цепочки. 49. Получены поправки на конечный размер для основного и возбуждённых состояний в обобщённой модели Дике. 50. Предложено объяснение несоответствия теоретических предсказаний и экспериментальных данных LHCb для распределения по доле импульса струи, уносимой J/psi -мезоном. Согласие с данными достигнуто учётом вклада двойного партонного рассеяния и учётом эволюции фрагментационной функции c → J/psi c. 51. В рамках модели кварк-глюонных струн изучено влияние конечного размера дважды тяжелого дикварка на массу дважды тяжелого бариона. 52. Предложены независящее от времени равенство и зависящее от времени неравенство, при помощи которых можно экспериментально проверить гипотезу реализма. Невыполнение предложенного в работе равенства и нарушение неравенства иллюстрируются на примере поведения пары антикоррелированных спинов во внешнем постоянном и однородном магнитном поле и для осцилляций запутанных по аромату пар нейтральных псевдоскалярных мезонов. 53. Впервые аналитически вычислен 5-петлевой вклад в бета-функцию, определяющую эволюцию кварк-глюонной константы связи в КХД. Данный вклад приводит к уменьшению теоретической неопределенности в пересчете указанной константы связи, выделенной из данных по распаду тау-лептона на энергию, соответствующую Z-бозону, а также к улучшенным на один порядок теории возмущений предсказаниям для эффективной константы взаимодействия бозона Хиггса стандартной модели с глюонами и для полной вероятности его распада на кварк-антикварковские пары. Аналитически вычислена 5-петлевая поправка к аномальной размерности массы кварка в КХД для случая общей калибровочной группы. 54. Изучено ассоциативное рождение слабых калибровочных бозонов и D/B-мезонов при кинематике эксперимента LHCb. Показано, что такое рождение доминируется вкладами двойного партонного рассеяния, причем эти вклады должны быть скорректированы для учёта ограниченного фазового пространства. Предложен специальный фактор для такого учёта. Показано, что отношение сечений рождения Z/фотон + с-кварк и Z/фотон + b-кварк является наблюдаемой, чувствительной к вкладу внутреннего чарма в протонные функции распределения. Это отношение почти не чувствительно к теоретическим неопределённостям, и таким образом, может служить хорошей наблюдаемой для поисков внутреннего чарма на LHC. 55. Исследовано рождение прямых фотонов в k_t-факторизационном подходе КХД. Учтён поперечный импульс начальных партонов, включены некоторые NLO вклады, а также использованы неинтегрированные функции распределения KMR, полученные в NLO приближении. Получено хорошее описание новых экспериментальных данных коллабораций CMS и ATLAS. 56. В рамках нерелятивистской КХД предложен новый механизм перехода октетной пары тяжелых кварков (сс или bb) в наблюдаемый кварконий, приводящий к деполяризации конечных частиц в области больших поперечных импульсов. С помощью этого механизма впервые удалось достичь одновременного описания как распределений по поперечному импульсу, так и поляризационных наблюдаемых для psi(2S) и J/Psi мезонов, измеренных на коллайдере LHC. 57. Проведены расчеты полных и дифференциальных сечений ассоциативного рождения калибровочных (Z) бозонов и тяжелых (b) кварков (или B-мезонов) при энергиях LHC и продемонстрирована роль CCFM-динамики глюонных распределений при описании экспериментальных данных для этих процессов. 58. Исследованы возможные эффекты физики малых x в процессах рождения гравитона Калуцы-Клейна и радиона на современных коллайдерах. Показано, что эти эффекты наиболее ярко могут проявляться в некоторых угловых распределениях продуктов их распада. 59. В рамках подхода спонтанного возникновения эффективных взаимодействий в Стандартной Модели получены приложения к экспериментальным исследованиям на БАК. Получены результаты по возможным тяжелым резонансам в системе двух электрослабых бозонов, по процессам ассоциативного рождения пары топ-антитоп кварков в сопровождении электрослабых бозонов и хиггсова скаляра при энергии 13 ТэВ. Подход применен также к проблемам квантовой гравитации. Показана возможность спонтанного возникновения трехгравитонного аномального взаимодействия, нарушающего инвариантность относительно обращения времени. Предложено возможное поведение бегущей гравитационной константы, которое могло бы послужить объяснением эффектов, которые в настоящее время приписываются темной материи и темной энергии. 60. Исследована динамика космологических моделей с пространственно плоской метрикой Фридмана, обладающих решениями типа «отскока». Рассмотренные космологические модели содержат член кривизны Гильберта-Эйнштейна, член индуцированной гравитации, помноженный на отрицательную константу, и полиномиальные потенциалы скалярного поля. Получены стабильные решения типа «отскока» с немонотонным поведением параметра Хаббла. В модели индуцированной гравитации с полиномиальным потенциалом шестой степени получены условия существования точных решений типа «отскока» и изучена их стабильность. 61. Проанализированы инфляционные сценарии в космологической модели с двумя хиггс-дублетами минимальной суперсимметричной стандартной модели (MSSM), при этом получаемые переходом в массовый базис пять скалярных полей неминимально связаны с гравитацией. Космологическая эволюция с различными начальными условиями для рассматриваемой системы приводит к инфляционным параметрам, полностью совместимым с наблюдательными данными. Показано, что приближение сильной связи является достаточно точным для описания таких инфляционных сценариев и позволяет найти аналитически значения инфляционных параметров. 62. Изучена эволюция вселенной Бьянки-I, заполненной конформно связанным безмассовым скалярным полем. На этом примере рассмотрен метод описания пересечения космологической сингулярности с помощью переходов между формулировками Йордана и Эйнштейна. Также эволюция Вселенной Бьянки-I описана в модели индуцированной гравитации с безмассовым скалярным полем. Метод построения интегрируемых космологических систем с неминимально связанным скалярным полем распространён на метрику Бьянки I. 63. Изучены свойства решений для стационарного по времени пространственно-однородного скалярного конденсата. В частности, для модели с кусочно-параболическим потенциалом скалярного поля явно продемонстрировано, что такой конденсат является стабильным относительно малых возмущений скалярного поля. В таком скалярном конденсате могут существовать сферически симметричные решения, представляющие собой локальные уменьшения («провалы») плотности заряда. По аналогии с Q-шарами, эти решения были названы «Q-дырками». Показано, что в общем случае данные солитоноподобные решения являются классически неустойчивыми. Таким образом, Q-дырки могут представлять собой важный промежуточный этап в процессе фрагментации классически стабильного скалярного конденсата (например, в механизме Аффлека-Дайна), в частности, в процессе распада конденсата на классически стабильные Q-шары. 64. Был достигнут значительный прогресс в развитие программы micrOMEGAs предназначенной для вычисления сигналов темной материи в современных астрофизических и ускорительных экспериментах. Новая версия этой программы позволяет применять ограничения полученные на LHC для моноджет процессов и процессов с участием бозона Хигса для анализа расширений Стандартной Модели включенных в micrOMEGAs. 65. Построено однопетлевое приближение эффективного хиггсовского потенциала МССМ, разложенного до операторов размерности "шесть" по полям и получены однопетлевые пороговые поправки сектора "скалярные кварки третьего поколения-бозоны Хиггса" в форме аналитических выражений для эффективных констант связи самовзаимодействия полей Хиггса МССМ. Рассмотрен вопрос о стабильности вакуума по отношению к дополнительным радиационным поправкам. 66. Предложено новое понятие точных конечных разностей целого и нецелого порядка: линейный разностный оператор считается точной конечной разностью порядка k, если действие этого оператора на пространстве целых функций совпадает с действием производной порядка k. Соответствие между дифференциальным исчислением и исчислением конечных разностей рассматривается не столько в предельном переходе при стремлении шага дискретизации к нулю, сколько в том, что математические операторы этих двух теорий должны подчиняться во многих случаях тем же правилам. Описаны основные свойства точных конечных разностей на пространстве целых функций и рассмотрены применения в квантовой механике и в механике сплошных сред. 67. Описана динамика открытых квантовых систем и секторов национальных экономик, где параметры зависят от времени. Показано, что квантовые и экономические процессы могут демонстрировать одинаковое динамическое поведение, вызванное эффектами степенной затухающей памяти. Предложено обобщение хронологической экспоненты (Т-экспоненты) и хронологического произведения (Т-произведения) для процессов со степенной памятью. Выражения хронологической экспоненты с памятью и соответствующего обобщенного хронологического произведения выведены с использованием матричных дробных дифференциальных уравнений. В квантовой физике рассматриваются уравнения открытой квантовой системы N-уровня с памятью, квантовым осциллятором с трением и памятью. В экономической физике (эконофизике) описаны уравнения динамической межсекторальной модели со степенной памятью, где матрица прямых материальных затрат и матрица капиталоемкости производства зависят от времени. Предложены решения таких уравнений с производными нецелых порядков. Описано понятие динамической памяти для физических и экономических процессов. Предложены новые интерпретации производных нецелого порядка, включая геометрическую, экономическую и информационную интерпретации. Получены решения конечно-разностных уравнений с точными конечными разностями, включая волновое уравнение и уравнения Шредингера. 68. Развит новый подход к квантовому теоретико-полевому описанию осцилляций нейтрино. Для этого модифицирован стандартный формализм пертурбативной S-матрицы, что позволяет применять его для описания процессов, происходящих на конечных временных интервалах и на конечных расстояниях. Специальным случаем таких процессов и являются процессы осцилляции нейтрино. Для этого введены понятия зависящих от времени или расстояния пропагаторов в импульсном пространстве и показано, что модификация стандартной фейнмановской диаграммной техники в импульсном представлении сводится к замене фейнмановского пропагатора таким модифицированным пропагатором. В результате вычисления амплитуд и вероятностей процессов в рамках развитого подхода оказываются максимально похожими на вычисления в рамках стандартной фейнмановской диаграммной техники. В рамках этого подхода вычислены вероятности процессов осцилляции нейтрино с сохранением и изменением лептонного аромата и показано, что полученные результаты полностью совпадают с результатами стандартного подхода к описанию нейтринных осцилляций. 69. В 2016 году был организован Tier3 центр по моделированию и анализу данных экспериментов на Большом адронном коллайдере. В 2016-2017 годах в Tier3 центре проводились, в частности, расчёты по физике тяжёлых мезонов для эксперимента LHCb. Также был организован центр хранения и обработки данных эксперимента TUNKA/TAIGA по исследованию гамма вспышек. Разработаны соответствующие программы для ЭВМ. 70. Созданы программы для ЭВМ, позволяющие упростить исследование больших символьных задач, в частности, вычисление резонансных нормальных форм систем автономных нелинейных обыкновенных дифференциальных уравнений.

Статьи по НИР

Доклады на конференциях по НИР

Книги по НИР

Свидетельства о регистрации прав на программное обеспечение по НИР

Диссертации по НИР

Завершенные ранее НИР, результаты которых определяют научно-технический задел по настоящей НИР