Фундаментальные взаимодействия полей и частиц

Участвующие страны и международные организации:

Азербайджан, Армения, Беларусь, Болгария, Великобритания, Венгрия, Вьетнам, Германия, Грузия, Испания, Италия, Казахстан, Канада, Китай, Мексика, Монголия, Нидерланды, Норвегия, Польша, Португалия, Республика Корея, Россия, Сербия, Словакия, США, Узбекистан, Украина, Финляндия, Франция, ЦЕРН, Чехия, Чили, Швейцария, Швеция, Япония, ICTP. 

Изучаемая проблема и основная цель исследований:

Построение теоретических моделей на основе концепций калибровочной симметрии, суперсимметрии, дуальности и интегрируемости, и их применение к описанию свойств и взаимодействий элементарных частиц. 

Ожидаемые результаты по завершении этапов темы:

1. Развитие квантовополевого формализма калибровочных и суперсимметричных теорий. Построение и исследование моделей физики частиц вне рамок Стандартной модели. Теоретическое сопровождение экспериментов на Большом адронном коллайдере по поиску новой физики и изучению свойств бозона Хиггса. 
   
   
2. Исследование свойств нейтрино и нейтринных осцилляций. Расчет радиационных поправок к процессам рождения частиц в рамках Стандартной модели и её расширений. 
   
   
3. Исследование свойств адронов в рамках квантовой хромодинамики и феноменологических кварковых моделей. Изучение свойств тяжёлых кварков и экзотических адронов. Исследование прецизионных эффектов. Изучение спиновой структуры адронов с помощью обобщённых и зависящих от поперечного импульса партонных распределений и теоретическая поддержка программы NICA/SPD. 
   
   
4. Исследование свойств плотной адронной материи и теоретическая поддержка программы NICA/MPD. 
   
   
5. Теоретическая поддержка проводимых и планируемых экспериментов на установках ОИЯИ, ИФВЭ, ЦЕРН, GSI, JLab и других физических центров. 
   
   

Ожидаемые результаты по этапам темы в текущем году:

1. Исследование неопределенностей, связанных с киральным характером взаимодействий Стандартной модели, при расчете четырехпетлевых бета-функций для калибровочных констант связи. 
   
   Исследование возможности объяснения распада бозонов Хиггса на µ -  лептнонную пару в рамках суперсимметричных расширениях Стандартной модели. 
   
   Анализ пространства параметров суперсимметричных и несуперсимметричных моделей с целью выделения областей, в которых происходит усиление вкладов в редкие распады СМ. Формулировка обобщённой группы перенормировок на примере N=1 суперсимметричной теории в D=8. 
   
   Исследование шестимерных конформных суперсимметричных теорий и получение формулы факторизации для киральных амплитуд. 
   
   Построение минимальных самосогласованных моделей темной материи, характеризуемых спином частиц темной материи и спином переносчиков взаимодействий, включая всевозможные перенормируемые взаимодействия. 
   
   Исследование адронных вкладов в прецизионные наблюдаемые Стандартной Модели в рамках дисперсионного подхода в КХД. 
   
   Разработка подходов, повышающих эффективность расчетов одномерных и двумерных интегралов Меллина-Барнса с использованием приближений для точных контуров стационарной фазы. 
   
   Разработка метода решения многопетлевых уравнений Бакстера, возникающих в подходе квантовой спектральной кривой для различных суперсимметричных теорий поля без ограничения на квантовые числа состояний соответствующих спиновых цепочек, в частности для произвольных спинов операторов в sl(2) секторе. Использование последнего для вычисления аномальных размерностей операторов твиста 1 и 2 на уровне представляющем трудности для существующих методов. 
   
   Разработка методов вычисления мастер-интегралов с эллиптической структурой. Использование последних для вычисления мастер-интегралов, необходимых при расчете 2-х петлевого сечения рождения одиночного кваркония в условиях БАК, а также при вычислении 2-х петлевых амплитуд с внешними линиями как на массовой поверхности так и вне ее (реджеонные амплитуды) с произвольным числом внешних линий в случае N=4 суперсимметричной теории Янга-Миллса. 
   
   Исследование Q ²-эволюции средних множественностей в первых двух порядках теории возмущений с учетом пересуммирования двойных логарифмов. 
   
   Рассмотрение Q ²-эволюции структурной функции F₂ и ее производных при малых x в первых трех порядках теории возмущений с учетом поправок БФКЛ. 
   
   Изучение высокоэнергетических космических нейтрино как уникального связующего звена с физикой за пределами Стандартной модели. Наблюдение нейтринных событий в диапазоне энергий TeV-PeV в обсерватории IceCube может указывать на их астрофизическое происхождение и механизмы их образования в сценариях за пределами Стандартной модели. 
   
   Компьютерные симуляции возможности детектирования резонансов частиц Хиггса  ⁰,  ⁺ и  ⁺⁺, возникающих в лево-право симметричных расширениях Стандартной модели в свете предложенной модернизации нейтринной обсерватории IceCube. 
   
   Изучение эффектов смешивания стерильных нейтрино с активными состояниями _e, _µ и  в свете ожидаемых результатов наблюдений на обновленной нейтринной обсерватории IceCube. 
   
   
2. Унификация обобщенных партонных распределений нуклонов и мезонов. Исследование зависимости от переданного импульмса ОПР нуклонов и мезонов с учетом двухфотонных поправок. 
   
   Исследование процессов e ⁺e ^--аннигиляции и распада тау-лептона с участием трёх мезонов в конечных состояниях. 
   
   Классическое и квантово-механическое описание взаимодействия закрученных (вихревых) частиц с внешними полями. 
   
   Изучение спиновых функций распределения и фрагментации с использованием подхода обобщенных усеченных моментов Меллина. 
   
   Вычисление коэффициентной функции для форм-фактора жесткого процесса  ^{*  *   0} в NNLO КХД. 
   
   Развитие пакета программ HYPERDIRE для дифференциальной редукции гипергеометрических функций типа Хорна с произвольным количеством аргументов; изучение аналитических свойств функций, возникающих в рамках разложений гипергеометрических функций типа Хорна в ряд Лорана в окрестностях (или вокруг) рациональных значений параметров. 
   
   Теоретический расчет отклика сигнала и фонов в планируемом на основе NA64 новом эксперименте по поиску легкого векторного бозона со вторичным мюонным пучком. 
   
   Вычисление в рамках правил сумм на световом конусе, с точностью до поправок в КХД и с учетом вкладов всех твистов, переходных форм факторов, связанных с пион-нуклонным процессом, в результате которого рождаются виртуальный фотон и другой нуклон, а также нуклонных формфакторов на основе аксиального интерполяционного тока. 
   
   Расчет сечений процесса эксклюзивного Дрелла-Яна при энергии NICA с учетом кварк-глюонных и кварк-кварковых вкладов. 
   
   Исследование компонент тензора энергии имульса адронов в различных непертурбативных функциях КХД и их связи с давлением в адронах. 
   
   
3. Вычисление и анализ дилептонного спектра в редком распаде B_s-мезона: B_s   l⁺l^-, индуцированного нейтральными токами с изменением флэйвора. Соответствующие переходные формфакторы вычисляются в ковариантной модели кварков. 
   
   Вычисление адронных вкладов в аномальный магнитный момент мюона за счет механизма рассеяния света на свете в лидирующем и следующем за лидирующем порядках по 1/N_c. Вычисление вкладов легких мезонов в сверхтонкую структуру мюонного водорода. 
   
   Изучение свойств аксиально-векторных мезонов f₁, a₁ и K₁ как в основном, так и в радиально-возбуждённом состояниях, а также их сильных и электромагнитных распадов и их рождения на e ⁺e ^- встречных пучках и распадах тау-лептона. 
   
   Вычисление масс и констант распада экзотических глюболов методом правил сумм КХД. Изучение динамики глюболов с помощью разложения по сильной константе связи SU(3) Гамильтониана в теории Янга-Миллса в калибровке вихревой трубки. Изучение спектра мультикварковых адронов и проявление возможных "экстра-ординарных" дибарионов. 
   
   Вычисление двухпетлевых вкладов в меллеровское рассеяние и в процесс Дрелла-Яна в рамках Стандартной модели. Оценка радиационных поправок к процессу антипротон-протонной аннигиляции в лептонную пару и в пару мезонов для установки PANDA. 
   
   Разработка модели для вычисления диаграммы Фейнмана однопетлевой собственной энергии связанного электрона в задаче двух кулоновских центров в представлении Фарри. 
   
   Систематическое исследование вкладов промежуточных возбужденных скалярных, векторных и аксиально-векторных мезонных состояний в низкоэнергетической аннигиляции электрон-позитронов и в распадах тау-лептонов. Разработка теоретических предсказаний для физической программы Super Charm-Tau фабрики в Новосибирске. 
   
   Расчет электрослабых радиационных поправок к процессам, которые будут изучаться на будущих электрон-позитронных коллайдерах сверх-высоких энергий с поляризованными пучками. Участие в теоретическом анализе данных LHC Run-II по прецизионной проверке стандартной модели. 
   
   КХД-анализ новых экспериментальных данных LHC и других установок по поляризованным и неполяризованным структурным и фрагментационным функциям нуклонов. 
   
   Расчет различных вкладов легких мезонов в сверхтонкую структуру мюонного водорода, аномальный магнитный момент мюона, и другие измеряемые с высокой точностью наблюдаемые. 
   
   Исследования КХД вакуума и фазовой диаграммы КХД (также в присутствие сильного магнитного поля): роль странности и многокварковых взаимодействий в характеристиках основных мезонных нонетов, в области "вымерзания" для релятивистских экспериментов с тяжелыми ионами, в положении критической конечной точки, и в режиме плотной материи, характерной для компактных звезд. 
   
   Изучение уравнений состояний с высокой плотностью и зависимости массы от радиуса для компактных звезд, а также многополитропного подхода к сильному фазовому переходу первого рода, приводящего к рождению звезд-близнецов с большой массой. 
   
   
4. Исследование свойств сверхплотной барионной материи с помощью решеточного моделирования двухцветного КХД при ненулевом химическом потенциале. Вычисление плотности, дикваркового конденсата, кирального конденсата и их зависимости от химического потенциала. 
   
   Решеточное моделирование и изучение свойств КХД с ненулевой барионной плотностью и магнитным полем. Вычисление уравнения состояния плотной кварк-глюонной плазмы в магнитном поле. 
   
   Изучение транспортных коэффициентов кварк-глюонной плазмы в рамках решеточного моделирования. Вычисление электрической проводимости кварк-глюонной плазмы и ее зависимости от температуры с помощью решеточного моделирования КХД с 2+1 кварками. 
   
   Изучение деконфайнмента кварков и восстановления киральной симметрии при конечной температуре и в присутствии сильных электромагнитных полей методами решеточной КХД, в частности - катализирующем влиянии электромагнитных полей на деконфайнмент. Детальное изучение сильных электромагнитных полей на монополи и инстантоны в КХД на решетке. 
   
   Изучение в рамках коллаборации tmfT свойств кварк-глюонной плазмы (температурная зависимость топологической возсприимчивости, глюоные пропагаторы и спектральные функции при ненулевой температуре, локализация и мобильность фермионных мод и механизмы восстановления киральной симметрии). 
   
   Изучение флуктуаций числа частиц и изотопического состава горячего и плотного взаимодействующего пионного газа в большом каноническом и каноническом подходах с учетом конечности системы. 
   
   Бозе-эйнштейновская конденсация в пионом газе с динамически фиксированным числом частиц. 
   
   Исследование рождения частиц в столкновениях тяжелых ионов в смешанном гидродинамическом подходе и в транспортных моделях (HSD, PHSD) с акцентом на спин-зависимые наблюдаемые. Изучение поляризационных наблюдаемых для дважды странных частиц. 
   
   Вычисление скорости рождения нейтрино в нейтронных звездах с учетом средовых изменений свойств нуклонов и нуклон-нуклонного взаимодействия. 
   
   Изучение влияния вязкости на множественность рожденных адронов на гидродинамической стадии эволюции адронной системы в столкновениях тяжелых ионов. Исследование спектров и распределений по множественности идентифицированных адронов, включая странные частицы, в диапазоне энергий комплекса НИКА. 
   
   Аналитические вычисления ультрарелятивистских распределений по поперечному импульсу для статистики Тсаллиса-3 и Ренни. 
   
   Исследование конфайнмирующих свойств статистического ансамбля сетей доменных стенок, моделирующих непертурбативный вакуум КХД с использованиям аналитичексих и численных методов многомерного интегрирования. 
   
   Исследование влияния коллективных хромомагнитных полей на рождение прямых фотонов и дилептонов в столкновениях релятивистских тяжелый ионов. 
   
   
5. Исследование ионизации атомов в бета-распаде для энергий выбиваемого электрона, сравнимых с энергией ионизации атомов (порядка 10 эВ). Изучение распределения по конечному заряду атомов и детальных эффектов атомной оболочки для экспериментов MUNU и GEMMA. 
   
   Описание первого запрещенного бета-распада некоторых ядер, представляющих интерес для интерпретации данных детекторов SuperNEMO, CUORE и др. и пересмотр неопределенностей в спектре реакторных нейтрино, связанных с существованием первых запрещенных бета-распадов ядер. 
   
   Глобальный статистический анализ данных по эксклюзивным и инклюзивным взаимодействиям нейтрино и антинейтрино промежуточных и высоких энергий с ядрами, включая недавние результаты экспериментов MiniBooNE, MINERvA, T2K, MicroBooNE, NOvA и др. 
   
   Исследование процесса радиационного излучения пары нейтрино, позволяющего наблюдать нарушение сохранения L в электронных оболочках с использованием методов лазерной спектроскопии. 
   
   Изучение особенностей флэйворных переходов нейтрино на малых макроскопических расстояниях, обусловленные поведением нейтринного пропагатора вне массовой поверхности. Этот режим возникает в ковариантной квантовополевой теории нейтринных осцилляций и не имеет аналога в стандартном квантовомеханическом подходе. Исследование возможных экспериментальных проявления этого необычного режима нейтринных осцилляций. 
   
   Оптимизация универсального монте-карловского нейтринного генератора GENIE – наиболее популярного инструмента, используемого для моделирования и обработки данных всех современных ускорительных экспериментов по изучению взаимодействий нейтрино с веществом.