Взаимодействие составных частиц и методы симметрии в ядерной и субъядерной физикеНИР

Composite-particle interaction and the symmetry methods in nuclear and subnuclear physics

Источник финансирования НИР

госбюджет, раздел 0110 (для тем по госзаданию)

Этапы НИР

# Сроки Название
1 1 января 2012 г.-31 декабря 2013 г. Взаимодействие составных частиц и методы симметрии в ядерной и субъядерной физике
Результаты этапа:
2 1 января 2014 г.-31 декабря 2014 г. Взаимодействие составных частиц и методы симметрии в ядерной и субъядерной физике
Результаты этапа: Развита новая модель с дибарионными степенями свободы для последовательного описания одно- и двухпионного рождения при промежуточных энергиях. Проведенные в рамках модели исследования впервые показали, что включение вклада дибарионных резонансов позволяет хорошо описать основные экспериментальные данные в этой области с использованием мягких πNN и πNΔ формфакторов. Такое описание является, как показано, является намного более последовательным и лучше согласуется с экспериментом, чем традиционный подход в этой области. Впервые в мире трехчастичные уравнения Фаддеева решены в рамках метода пакетной дискретизации континуума на персональном компьютере с использованием ультрабыстрого графического процессора. Созданный многопотоковый алгоритм позволил кардинально ускорить практическое решение сложных многомерных интегральных уравнений квантовой теории рассеяния. Теперь такие уравнения с полностью реалистическими взаимодействиями можно решать на настольном ПК быстрее, чем на мощных современных суперкомпьютерах при использовании традиционных методов решения. В рамках модели оболочек без инертного кора проведены широкомасштабные расчеты всех известных ядер с А≤16 — их энергий связи и спектров положительной и отрицательной четности. На следующем этапе работы эти результаты дополнены исследованием ядерной и нейтронной материи с NN-взаимодействием JISP16.
3 1 января 2015 г.-31 декабря 2015 г. Взаимодействие составных частиц и методы симметрии в ядерной и субъядерной физике
Результаты этапа: 1. Выполнено детальное исследование реакций одно- и двухпионного рождения в NN-соударениях при промежуточных энергиях. Исследована относительная роль традиционных мезон-обменных механизмов, в том числе, с возбуждением промежуточной ∆-изобары, и механизмов возбуждения изовекторных дибарионных резонансов в базовой реакции однопионного рождения pp -> dπ+. Впервые получено согласованное описание процессов одно- и двухпионного рождения в NN-соударениях на основе интерференции прямых (мезон-обменных) и резонансных (дибарионных) вкладов c реалистическими параметрами дибарионных резонансов, согласующихся с данными по упругому pp- и πd-рассеянию. Полученные результаты вошли в кандидатскую диссертацию М.Н. Платоновой «Проявление ненуклонных степеней свободы в NN- и Nd-рассеянии при промежуточных энергиях», которая была успешно защищена в Совете Д 501.001.77 15 мая 2015 г. 2. Создана новая технология сверхбыстрых вычислений на персональном компьютере для решения уравнений в квантовой теории рассеяния. Развитый принципиально новый подход включает в себя три основных пункта: – построение многочастичного дискретного базиса стационарных волновых пакетов, отвечающего многомерной импульсной решетке; – переформулировка интегральных уравнений теории рассеяния с использованием пакетного представления и получение их матричных аналогов; – массивно-параллельная реализация решения матричных уравнений большой размерности с использованием быстрых графических процессоров. Развитый подход открывает путь к общей массивно-параллельной ультрабыстрой реализации дифференциальных уравнений в частных производных, используемых в различных задачах математической физики. 3. Развит теоретический подход для описания кластерных явлений в ядрах и вычисления кластерных спектроскопических характеристик фрагментации атомных ядер: спектроскопических амплитуд и спектроскопических факторов в рамках современных прецизионных ядерных моделей. Построено математическое доказательство необходимости учета перенормировки волновой функции канала, связанной с принципом Паули, и найдены экспериментальные примеры, подтверждающие этот эффект. Все вычисленные значения спектроскопических факторов попадают в пределы точности измерений и обработки эксперимента, в то время как предыдущие расчеты демонстрируют отклонение в 4 – 20 раз. Метод в целом существенно расширяет возможности исследования кластерных состояний, например, активно изучаемых в настоящее время плотных спектров резонансного рассеяния α-частиц, кластерных реакций и распадов ядер, и повышает качество их описания. 4. В рамках алгебраической версии метода резонирующих групп с потенциалом Хазегавы-Нагаты исследованы реакции радиационного захвата α-частицы на ядрах 3He и 3H при низких и средних энергиях, играющие важную роль в процессах первичного и звездного нуклеосинтеза. Показано, что модель позволяет одновременно хорошо воспроизводить фазы упругого рассеяния в системах 4He + 3He, 4He + 3H, описывать пороги, а также полученные в новейших измерениях парциальные и суммарные астрофизические S-факторы и коэффициенты ветвления указанных реакций. 5. Дано полностью микроскопическое обоснование стандартной ядерной модели оболочек с инертным кором и показано, как получить энергии одночастичных уровней и эффективное взаимодействие между валентными нуклонами в sd-оболочке таким образом, чтобы расчеты в рамках стандартной модели оболочек воспроизводили результаты, полученные в точном безмодельном подходе, где учитываются степени свободы всех нуклонов атомного ядра и используется реалистическое нуклон-нуклонное взаимодействие. 6. Получено релятивистское обобщение кварковых кластерных моделей, используемых при описании современных высокоточных данных по электровозбуждению барионных резонансов. В результате область применимости кварк-кластерных моделей была существенно расширена, сделаны предсказания по поведению формфакторов и амплитуд электророждения барионных резонансов JP=1/2±, 3/2± на нуклонах при больших передаваемых импульсах, характерных для планируемых исследований на модернизированных ускорителях CEBAF (США) и MAMI (ФРГ). 7. Впервые дана классификация квантовых деформаций для N=2 суперсимметричных расширений релятивистских пространственно-временных симметрий Пуанкаре и Евклида, включающих трансляции. Впервые получена полная классификация возможных квантовых деформаций комплексной ортогональной симметрии четырехмерного релятивистского пространства-времени и всех вещественных форм этой симметрии (Евклида, Минковского, Клейна и кватернионной симметрии). Полученные результаты очень важны для построения релятивистских полевых моделей с некоммутативной геометрией.
4 1 января 2016 г.-31 декабря 2016 г. Взаимодействие составных частиц и методы симметрии в ядерной и субъядерной физике
Результаты этапа: Построено NN-взаимодействие Daejeon16, непосредственно связанное с КХД и описывающее свойства легких ядер без привлечения трехнуклонных сил. Развит формализм SS-HORSE описания резонансов в рамках модели оболочек, с помощью которого на основе расчетов в модели оболочек без инертного кора с NN-взаимодействием JISP16 дано описание резонансов в рассеянии n-альфа и впервые в теоретических исследованиях описан низкоэнергетический сравнительно узкий резонанс в системе четырех нейтронов (тетранейтрон). Развит теоретический подход, позволяющий, исходя из реалистического нуклон-нуклонного взаимодействия, корректно описать: ядерную систему, содержащую слабосвязанный нуклон, или нуклонный резонанс, или однонуклонный канал ядерной реакции. Подход открывает широкие перспективы микроскопического исследования кластеризованных связанных, резонансных состояний и состояний непрерывного спектра, а также ядерных процессов, в которые вовлечены состояния такого типа. Построена многомасштабная алгебраическая версия метода резонирующих групп. С помощью усовершенствованного варианта АВ МРГ удалось существенно улучшить качество описания современных экспериментальных данных о сечениях (астрофизических S-факторах) реакций радиационного захвата. Рассмотрены проявления промежуточных дибарионных резонансов в процессах одно- и двухпионного рождения в нуклон-нуклонных соударениях. Показано, что многие важные черты однопионного рождения в рр-соударениях при промежуточных энергиях можно объяснить, предположив возбуждение промежуточных дипротонных резонансов в рр-каналах 1D2, 3F3 и 3Р2, в дополнение к традиционным механизмам, включающим промежуточную ∆-изобару. Найдено независимое теоретическое подтверждение существования 3P2 дипротонного резонанса, открытого в недавних экспериментах по реакции однопионного рождения рр → рр(1S0)+π0, и впервые показана ключевая роль этого резонанса в правильном описании поляризационных наблюдаемых в реакции рр → dπ+, которые не воспроизводятся в рамках традиционных мезон-обменных моделей. Рассмотрены проявления промежуточных барионных резонансов в процессах одно- и двухпионного рождения в электрон-нуклонных столкновениях при больших передаваемых импульсах. Построена релятивистская модель барионных резонансов как смешанных состояний трехкваркового кластера («кваркового кора») и адронной молекулы (слабо связанного нуклон-мезонного состояния). В рамках развитой модели вычислены переходные форм-факторы электророждения легчайших барионных резонансов положительной и отрицательной четности. Полученные результаты вполне согласуются с последними высокоточнами данными Лаборатории им. Т. Джефферсона по одно- и двухпионному электророждению при умеренных передаваемых импульсах и предсказывают поведение амплитуд в высокоимпульсной области. Создана общая схема решения интегральных уравнений для оператора перехода и матрицы реакции, описывающих рассеяние двух частиц в вакууме и в ядерной материи (ЯМ). Эта техника позволяет находить короткодействующие нуклон-нуклонные корреляции для различных современных моделей нуклон-нуклонного взаимодействия. Получено конечномерное аналитическое представление для резольвенты полного гамильтониана, учитывающего взаимодействие нуклонов друг с другом, а также их взаимодействие с ядерной средой. Это представление позволяет получать t-матрицу в обычной задаче рассеяния и матрицу реакции в ЯМ при многих энергиях и различных относительных импульсах частиц на основе однократной диагонализации матрицы полного гамильтониана в базисе стационарных волновых пакетов. Метод протестирован для полностью реалистических потенциалов нуклон нуклонного взаимодействия CD Bonn и Nijmegen. Показано, что, если наблюдаемые в обычной задаче рассеяния для этих двух потенциалов практически совпадают, то получающиеся уравнения состояния для ЯМ имеют довольно заметные отличия, вызванные разным высокоимпульсным поведением этих реалистический взаимодействий. Изучен вопрос образования связанных состояний в ядерной среде. Показано, что в приближении, когда нуклоны являются свободными выше поверхности Ферми, в определенном диапазоне плотностей ЯМ ее наличие усиливает притяжение нуклонов как в триплетном, так и в синглетном каналах, где появляются связанные состояния. Разработан метод для классификации квантовых деформаций комплексных алгебр Ли о(3;С) и о(4;С) и всех их вещественных форм: o(3), o(2,1), o(4), o(3,1), o(2,2), o*(4). Впервые получен полный список всех неизоморфных деформаций для комплексной алгебры Евклида о(4;С) и вещественных алгебр Лоренца o(2,1), Клейна o(2,2) и кватернионного типа o*(4). Впервые показано также, что алгебра Лоренца o(2,1) имеет две стандартные деформации (q-аналоги) и одну твистованную деформацию жорданова типа и эти деформации представлены в явном виде.
5 1 января 2017 г.-31 декабря 2017 г. Взаимодействие составных частиц и методы симметрии в ядерной и субъядерной физике
Результаты этапа:
6 1 января 2018 г.-31 декабря 2018 г. Взаимодействие составных частиц и методы симметрии в ядерной и субъядерной физике
Результаты этапа: Получено количественное описание новых высокоточных данных международной коллаборации ANKE-COSY по дифференциальным сечениям упругого dp-рассеяния при энергиях протонов Tp ~ 900 МэВ в рамках обобщенной дифракционной модели (уточненной модели Глаубера), развитой авторами в предыдущие годы. Найденное согласие теоретических расчетов с данными подтверждает высокую степень точности развитой модели при небольших переданных импульсах |t|. Также получены теоретические предсказания для ряда поляризационных наблюдаемых в упругом pd-рассеянии при энергиях Tp =800-1000 МэВ. В рамках модифицированной модели барионного резонанса проведены новые расчеты переходных формфакторов электровозбуждения нуклонных резонансов во второй резонансной области N -> N*(1440)/N*(1535)/N*(1520)/... и получено хорошее согласие с новыми данными коллаборации CLAS на модернизированном ускорителе Лаборатории им. Т. Джефферсона вплоть до максимальных значений Q**2=5 ГэВ**2. На этой основе предсказана Q**2-зависимость спиральных амплитуд электророждения резонансов в области более высоких значений передаваемого импульса Q**2 =5 - 12 ГэВ**2, что весьма актуально для коллаборации CLAS при планировании новых экспериментов по одно-/двухпионному электророждению на нуклонах. Развито обобщение формализма SS-HORSE описания резонансов и нерезонансного рассеяния в рамках модели оболочек на случай рассеяния заряженных частиц, исследованы резонансные состояния ядер 5He и 5Li в рамках SS-HORSE на основе расчетов в модели оболочек без инертного кора с NN‑взаимодействиями JISP16 и Daejeon16. Исследовано nd-рассеяние с NN‑взаимодействием JISP16 методом уравнений Фаддеева в импульсном пространстве. Предложена новая техника решения задачи рассеяния заряженных частиц на основе комплексного гауссова базиса и формализма кулоновских волновых пакетов. При этом кулоновско-ядерная T-матрица при многих энергиях находится из диагонализации матриц полного и чисто кулоновского гамильтонианов в базисе комплексных гауссоид. На основе развитого метода вычислены парциальные фазовые сдвиги рассеяния нуклонов и дейтрона на ядре 4He, а также фазы нуклон-нуклонного рассеяния в случае двухканального NN взаимодействия, учитывающего явно ненуклонные степени свободы. Получено полное согласие с результатами других подходов и экспериментальными данными. Усовершенствован разработанный в 2017 г. теоретический подход, позволяющий исследовать свойства кластеризованных систем и кластерных каналов ядерных реакций, исходя из различных построенных на основе квантовой хромодинамики моделей NN- и NNN-взаимодействия. Программный комплекс, реализующий этот формализм, дает в настоящее время возможность работать с базисами, вектора которых содержат более 108 элементов. Развитый подход применен для расчета систем 8,9Be, 7Li, 5He. Впервые получена полная классификация всех неэквивалентных (неизоморфных) квантовых деформаций для N=1, D=3 суперсимметрии Лоренца, которая является минимальным суперсимметричным расширением вещественной алгебры Лоренцa  в трехмерном пространстве-времени. Все Хопф-алгебраические квантования этих деформаций построены в явном виде.
7 1 января 2019 г.-31 декабря 2019 г. Взаимодействие составных частиц и методы симметрии в ядерной и субъядерной физике
Результаты этапа: Впервые показано, что нуклон-нуклонное взаимодействие может быть количественно описано суперпозицией дальнодействующего однопионного обмена и универсального короткодействующего механизма, основанного на рождении дибарионного резонанса. Найденные параметры комплексного резонансного полюса, отвечающие наилучшему описанию данных упругого и неупругого NN рассеяния для ряда парциальных волн в широкой области энергий от 0 до 1 ГэВ, находятся в хорошем согласии с эмпирическими параметрами соответствующих дибарионных резонансов, обнаруженных экспериментально. На основе полученных результатов сделан общий вывод о природе ядерных сил на средних и малых межнуклонных расстояниях. Релятивистская модель барионного резонанса как смешанного состояния трехкваркоой конфигурации ('кваркового кора') и 'адронной молекулы', развитая на предыдущих этапах (2017-18 гг.), была модифицирована в 2019 г. с целью полного учета ограничений, накладываемых принципом Паули на волновые функции на световом фронте. В рамках модифицированной модели проведены новые расчеты электровозбуждения нуклонных резонансов во второй резонансной области N -> N*(1440)/N*(1535)/N*(1520)/... и получено хорошее согласие с новыми данными Коллаборации CLAS на модернизированном ускорителе Лаборатории им. Т. Джефферсона при Q**2=5 ГэВ**2. На этой основе предсказана Q**2-зависимость переходных формфакторов и спиральных амплитуд электророждения резонансов в области более высоких значений передаваемого импульса Q**2 =5 - 12 ГэВ**2. Выполнен теоретический анализ большого массива экспериментальных данных по спин-зависящим наблюдаемым в упругом pd- и dp-рассеянии при промежуточных энергиях Tp = 800–1000 МэВ. Анализ проводился на основе дифракционной модели Глаубера, обобщенной авторами в предыдущие годы для полного учета спиновых степеней свободы и процессов перезарядки. Найденное согласие теоретических расчетов с данными подтвердило высокую степень точности развитой модели для описания высокочувствительных поляризационных наблюдаемых при небольших переданных импульсах. Выявлены наблюдаемые, наиболее чувствительные к отклонениям динамики процесса от приближенного глауберовского рассмотрения и к вкладам трехчастичных сил, растущим с передачей импульса. Проведено развитие модели оболочек без инертного кора (МОБИК). Предложены методы экстраполяции результатов МОБИК для связанных состояний на случай бесконечного базиса как на основе расчета полюсов S-матрицы в методе SS-HORSE, так и на основе глубокого обучения искусственных нейронных сетей. На основе расчетов в МОБИК ядер начала sd-оболочки получено эффективное взаимодействие валентных нуклонов в sd-оболочке для исследования ядер в традиционной модели оболочек с кором 16O. В рамках развиваемых методов проведены расчеты свойств различных легких ядер. Развит ab initio подход, позволяющий вычислять кластерные характеристики (форм-факторы и спектроскопические факторы) различных каналов распада легких ядер. В рамках многоканальной задачи вычислены асимптотические характеристики этих каналов: ширины распада и асимптотические нормировочные коэффициенты каналов распада ядра 7Li.
8 1 января 2020 г.-31 декабря 2020 г. Взаимодействие составных частиц и методы симметрии в ядерной и субъядерной физике
Результаты этапа: 1. Продолжено развитие единой модели упругого и неупругого нуклон-нуклонного (NN) взаимодействия на основе универсального механизма рождения промежуточного шестикваркового состояния (дибариона). Предсказана общая связь между порогами рождения нуклонных изобар и положением дибарионных резонансов. Экспериментальные указания на существование двух таких дибарионных состояний вблизи порога возбуждения системы NN*(1440), где N*(1440) – Роперовский резонанс, были получены недавно на установке WASA-at-COSY в Юлихе. Связь с такими околопороговыми дибарионными состояниями, а также с состояниями, находящимися вблизи порогов возбуждения одной и двух дельта-изобар, позволяет количественно описать упругое и неупругое NN-рассеяние в основных (низших) парциально-волновых конфигурациях в широком интервале энергий. 2. Построен модифицированный NN-потенциал эффективной теории поля в лидирующем приближении, включающий дополнительные члены в парциальной волне 1S0, что существенно улучшает описание соответствующих фаз рассеяния. Также исследовано влияние этой добавки на свойства ядер 3H, 4He и 6He. На основе дибарионной модели исследованы свойства шестинуклонных ядер 6Li и 6He, которые рассматривались в рамках трехкластерной α + 2N модели. Учет образования промежуточных дибарионов здесь неизбежно приводит к появлению новой трехчастичной силы между парой нуклонов и α-остовом. Показано, что дибарионная модель NN взаимодействия вместе с новой трехчастичной силой приводит к лучшему описанию многих свойств ядер 6Li и 6He по сравнению с традиционными моделями NN сил. Наиболее серьезное различие найдено в импульсных распределениях относительного движения валентных нуклонов в ядрах 6Li и 6He, где дибарионная модель приводит к сильному обогащению распределений высокоимпульсными ком- понентами. 3. На основе дифракционной модели Глаубера, обобщенной сотрудниками ЛТАЯ ОФАЯ НИИЯФ в предыдущие годы с полным учетом спиновых степеней свободы, завершен теоретический анализ многочисленных экспериментальных данных по спин-зависящим наблюдаемым в упругом pd- и dp- рассеянии при промежуточных энергиях Tp = 800–1000 МэВ. Показано, что развитая модель позволяет описать высокочувствительные поляризационные наблюдаемые при небольших переданных импульсах с высокой степенью точности. 4. Подготовлен и опубликован обзор о методах описания ядерных состояний в непрерывном спектре. 5. Предложено обобщение методов ядерной кластерной физики на случай релятивистских кварковых конфигураций на световом фронте. Развитые методы использованы для описания и кварк-глюонной интерпретации новых высокоточных данных коллабораций CLAS и GlueX по электро- и фоторождению барионных резонансов на нуклонах. Строгий ab initio подход, позволяющий вычислять кластерные характеристики (форм факторы и спектроскопические факторы) и ширины распада легких ядер впервые в мире, развит на случай альфа-распада резонансных состояний легких ядер. Рассчитаны энергии связи и ширины известных состояний ядра 8Be. Предсказано множество до сих пор не известных уровней этого ядра, их положение и ширины альфа-распада, в том числе, предсказана вторая ротационная полоса 0+, 2+, 4+, характеризующаяся большими спектроскопическими факторами канала 4He + 4He. 6. Получен предварительный результат по классификации квантовых деформаций для минимального суперсимметричного расширения комплексной алгебры Ли вращений в четырехмерном пространстве-времени и всех ее вещественных форм – релятивистских суперсимметрий (Лоренца, Евклида, Клейна и квартенионного типа). В частности, впервые показано, что некомпактная D=4, N=1 суперсимметрия Лоренца имеет 5 неэквивалентных семейств деформаций с несколькими параметрами. Аналогичные результаты найдены и для других вещественных форм.
9 1 января 2021 г.-31 декабря 2021 г. Взаимодействие составных частиц и методы симметрии в ядерной и субъядерной физике
Результаты этапа:
10 1 января 2022 г.-31 декабря 2022 г. Взаимодействие составных частиц и методы симметрии в ядерной и субъядерной физике
Результаты этапа:
11 1 января 2023 г.-31 декабря 2023 г. Взаимодействие составных частиц и методы симметрии в ядерной и субъядерной физике
Результаты этапа:
12 1 января 2024 г.-31 декабря 2024 г. Взаимодействие составных частиц и методы симметрии в ядерной и субъядерной физике
Результаты этапа:

Прикрепленные к НИР результаты

Для прикрепления результата сначала выберете тип результата (статьи, книги, ...). После чего введите несколько символов в поле поиска прикрепляемого результата, затем выберете один из предложенных и нажмите кнопку "Добавить".