Katedra Wysokich Energii i Fizyki Cząstek Elementarnych. Katedra Fizyki Wysokich Energii i Cząstek Elementarnych Katedra Teorii Kwantowej

15.02.2023

Kierownik działu
Profesor Denisow Wiktor Iwanowicz

Katedra Fizyki Wysokich Energii powstała w 1970 roku z inicjatywy dyrektora SINP MSU, akademika S.N. Wernova. Od chwili powstania do chwili obecnej katedrą kieruje na stałe akademik Anatolij Aleksiejewicz Łogunow. Zakład powstał jako baza szkoleniowa do kształcenia wysoko wykwalifikowanych specjalistów dla Instytutu Fizyki Wysokich Energii (IHEP) w Protvino i innych podobnych instytutów naukowych. Z kolei IHEP stał się główną bazą naukową katedry. Katedra była najściślej związana z IHEP: studenci V-VI roku większość czasu studiów spędzali w Protvino, gdzie pracowali w laboratoriach, uczęszczali na specjalne kursy i kończyli prace dyplomowe.

Kierownik Katedry Teorii Kwantowej
i fizyki wysokich energii
Profesor V.I. Denisow

Znaczące zmiany nastąpiły w 1982 r., kiedy po reorganizacji większość pracowników Katedry Elektrodynamiki i Teorii Kwantowej (u początków której stali tak wybitni naukowcy jak akademicy L.D. Landau, M.A. Leontovich, A.S. Davydov, później pracowali tam akademik I.M. Lifshits) dołączył do wydziału kierowanego przez A.A. Łogunow. Zaktualizowany wydział otrzymał nazwę teorii kwantowej i fizyki wysokich energii. Personel katedry znacznie wzrósł w 1992 r., kiedy w jego skład weszli tak znani naukowcy, jak akademicy V.G. Kadyszewski, dyrektor ZIBJ (Dubna), V.A. Matveev, dyrektor INR RAS (Troitsk), D.V. Szyrkowa, co zacieśniło więzi wydziału z instytutami Rosyjskiej Akademii Nauk. Oprócz wymienionych instytutów, wydział zawsze był ściśle powiązany z Instytutem Fizyki Jądrowej Uniwersytetu Moskiewskiego, gdzie z absolwentów tego wydziału zorganizowano Katedrę Teoretycznej Fizyki Wysokich Energii. Wzrostowi liczby członków katedry towarzyszył rozwój tematyki naukowej – katedra stała się ogólnoteoretyczna.

Praca naukowa

Pracownicy Katedry prowadzą ogólne kursy wykładów: „Teoria kwantowa” (6,7 semestrów, prof. Yu.M. Loskutov, prof. O.A. Chrustalev, prof. K.A. Sveshnikov, prof. P.K. Silaev), „Elektrodynamika” (5,6 semestrów, prof. V.I. Grigoriew, prof. V.I. Denisov, prof. A.A. Własow, profesor nadzwyczajny V.S. Rostovsky, profesor nadzwyczajny A.R.

Na wydziale prowadzone są następujące przedmioty specjalne: „Teoria grup” (prof. O.A. Chrustalev, profesor P.K. Silaev), „Kwantowa teoria pola” (prof. D.A. Slavnov), „Teoria renormalizacji i grup renormalizacyjnych” (prof. D.A. Slavnov ), „Metody numeryczne w fizyce teoretycznej” (prof. P.K. Silaev), „Wprowadzenie do fizyki cząstek elementarnych” (akademik V.A. Matveev, profesor nadzwyczajny K.V. Parfenov ), „Dodatkowe rozdziały elektrodynamiki klasycznej” (prof. A.A. Własow), „Wprowadzenie do teorii grawitacji” (prof. V.I. Denisov), „Teoria pola grawitacyjnego” (prof. Yu.M. Loskutov), „Nowoczesne metody kwantowej teorii pola” (akademik D.V. Shirkov), „Nieliniowa kwantowa teoria pola ” (profesor M.V. Chichikina), „Równania dynamiczne w kwantowej teorii pola” (prof. V.I. Savrin), „Teoria pól cechowania” (prof. Yu.S. Vernov), „Systemy i podsystemy w mechanice kwantowej” (prof. O.A. Khrustalev), „Fizyka obliczeń kwantowych” (profesor nadzwyczajny O.D. Timofeevskaya), „Solitony, instantony, skyrmiony i torby kwarkowe” (prof. K.A. Sveshnikov).

Katedra prowadzi autorskie warsztaty: „Obliczenia komputerowe w fizyce teoretycznej”, „Język obliczeń analitycznych REDUCE”, warsztaty na kursie „Metody numeryczne w fizyce teoretycznej” (kierownik pracowni, pracownik naukowy V.A. Ilyina).

Praca naukowa

Katedra prowadzi badania naukowe w następujących głównych obszarach:

Relatywistyczna teoria grawitacji (promotor - akademik A.A. Logunov).
Poszukiwanie i badanie nowych efektów nieliniowych i kwantowych w grawitacji, kosmologii, fizyce cząstek elementarnych i stanie próżni (promotor - akademik A.A. Logunov).
Zagadnienia kwantowej teorii pola (promotor - akademik D.V. Shirkov).
Skutki nieliniowej elektrodynamiki próżni i ich przejawy w warunkach laboratoryjnych i astrofizycznych (promotor - prof. V.I. Denisov).
Badanie efektów grawitacyjnych (promotor - prof. Yu.M. Loskutov).
Efekty nieliniowe w kwantowej teorii pola, komputerach kwantowych, kryptografii kwantowej (promotor - prof. O.A. Khrustalev).
Zagadnienia kwantowo-mechanicznej teorii pomiarów (promotor - prof. D.A. Slavnov).
Chiralne modele kwarkowo-mezonowe niskoenergetycznego stanu barionowego (promotor - prof. K.A. Sveshnikov).
Teoria zjawisk baroelektrycznych i baromagnetycznych (promotor - prof. V.I. Grigoriew).

Pracownicy katedry uzyskali najważniejsze wyniki naukowe:

Akademik AA Łogunow wniósł zasadniczy wkład w rozwój kwantowej teorii pola, uzasadnienie i zastosowanie relacji dyspersji oraz stworzenie metody grup renormalizacyjnych, która znalazła zastosowanie w rozwiązywaniu szerokiego zakresu problemów. Ustalił ścisłe twierdzenia asymptotyczne dotyczące zachowania charakterystyk oddziaływania silnego przy wysokich energiach. Zaproponował nowe podejście do badania procesów wielorakich, które okazało się najbardziej adekwatne do struktury kompozycyjnej cząstek i umożliwiło odkrycie w akceleratorze Instytutu Fizyki Wysokich Energii nowej, najważniejszej regularności mikroświata - niezmienność skali.
Rozwijanie idei Poincarego, Minkowskiego, Einsteina i Hilberta, Akademik AA Łogunow stworzył spójną relatywistyczną teorię grawitacji (RTG), która w pełnej zgodzie ze wszystkimi faktami eksperymentalnymi wyeliminowała podstawowe trudności ogólnej teorii względności. W RTG pojedynczym kontinuum czasoprzestrzennym dla wszystkich pól, w tym grawitacyjnego, jest pseudoeuklidesowa przestrzeń Minkowskiego, a źródłem pola grawitacyjnego jest zachowany tensor energii i pędu materii, w tym samego pola grawitacyjnego. Podejście to pozwala jednoznacznie skonstruować teorię grawitacji jako teorię cechowania, w której pole grawitacyjne ma spiny 2 i 0 i jest polem fizycznym w duchu Faradaya-Maxwella, a zatem możliwa jest lokalizacja energii grawitacyjnej, koncepcja inercjalnego układu współrzędnych są zachowane, a zasady zachowania energii i pędu są ściśle spełnione oraz moment pędu. W tym przypadku, ze względu na powszechność grawitacji i tensorowy charakter pola grawitacyjnego, koniecznie powstaje efektywna przestrzeń riemannowska pola. Równania pola grawitacyjnego w RTG zawierają wyraźnie metryczny tensor Minkowskiego, a pole grawitacyjne staje się masywne.
Masa grawitonu jest niezwykle mała, ale jej obecność jest istotna, gdyż dzięki obecności składników masowych w RTG zawsze możliwe jest jednoznaczne oddzielenie sił bezwładności od sił grawitacyjnych. Teoria jednoznacznie wyjaśnia skutki wszystkich efektów grawitacyjnych w Układzie Słonecznym. W RTG najpełniej ujawniła się właściwość pola grawitacyjnego: poprzez swoje działanie nie tylko spowalnia ono upływ czasu, ale także zatrzymuje proces dylatacji czasu, a co za tym idzie, proces kompresji materii. Pojawiła się także nowa właściwość „samoograniczenia pola”, która odgrywa ważną rolę w mechanizmie zapadania się grawitacyjnego i ewolucji Wszechświata. W szczególności „czarne dziury” są niemożliwe: zapadająca się gwiazda nie może przejść poniżej swojego promienia grawitacyjnego; Rozwój jednorodnego i izotropowego Wszechświata przebiega cyklicznie od pewnej maksymalnej gęstości do minimum, a gęstość materii zawsze pozostaje skończona i nie zostaje osiągnięty stan punktowy Wielkiego Wybuchu. Co więcej, Wszechświat jest nieskończony i „płaski”, a kryje się w nim duża ukryta masa „ciemnej materii”. przewidywane skutki: depolaryzacja promieniowania Czerenkowa w pobliżu progu; spontaniczna polaryzacja radiacyjna elektronów w polu magnetycznym; indukowana polaryzacja fermionów w polu magnetycznym; asymetria rozkładu kątowego neutrin powstających w polu magnetycznym i możliwość samoprzyspieszania gwiazd neutronowych. Stworzono aparat do elektrodynamiki kwantowej w silnym polu magnetycznym, przewidziano szereg efektów (fuzja i rozszczepianie fotonów, modyfikacja prawa Coulomba itp.). Zaproponowano i wdrożono hipotezę o słabych oddziaływaniach grawitacyjnych naruszających parytet ładunku i przestrzeni; przewiduje się rotację grawitacyjną płaszczyzny polaryzacji promieniowania elektromagnetycznego.
Profesor O.A. Chrustalew W oparciu o ogólne zasady lokalnej teorii pola przewidziano szereg asymptotycznych zależności pomiędzy przekrojami poprzecznymi dla oddziaływania hadronów przy wysokich energiach. Opracowano probabilistyczny opis rozpraszania przy wysokich energiach. Opracowano schemat opisu pól kwantowych na tle pól klasycznych, spełniający wymagane prawa zachowania. Stworzono aparat warunkowej macierzy gęstości, który spójnie opisuje zachowanie podsystemów w dużym systemie.

Profesorowie katedry

O profesorach katedry

Lifshits Ilja Michajłowicz(13.01.1917, Charków - 23.10.1982, Moskwa, pochowany na cmentarzu Troekurovsky). Fizyk teoretyczny. Absolwent Wydziału Fizyki i Matematyki Uniwersytetu w Charkowie (1936).

Kandydat nauk fizycznych i matematycznych (1939). Doktor nauk fizycznych i matematycznych (1941). Profesor Katedry Teorii Kwantowej (1964-1977) i Katedry Fizyki Niskich Temperatur (1978-1982) Wydziału Fizyki Moskiewskiego Uniwersytetu Państwowego. W 1964 r. Na zaproszenie rektora Moskiewskiego Uniwersytetu Państwowego I.G. Pietrowski zorganizował specjalizację „Teoria ciała stałego” na Wydziale Fizyki Uniwersytetu Moskiewskiego i kierował nią do 1982 r. Prowadził kursy wykładów: „Kwantowa teoria ciała stałego”, „Kinetyka fizyczna”, „Teoria łańcuchów polimerowych” , „Kwantowa teoria układów nieuporządkowanych” itp. Prowadził seminarium naukowe „Teoria ciała stałego”. Akademik Akademii Nauk ZSRR (1970). Akademik Akademii Nauk Ukraińskiej SRR (1967). Przewodniczący Rady Naukowej Akademii Nauk ZSRR ds. teorii ciał stałych (1961-1982). Honorowy członek Trinity College na Uniwersytecie Cambridge (1962). Członek zagraniczny Amerykańskiej Akademii Nauk (1982). Członek rad redakcyjnych szeregu czasopism naukowych: „Journal of Experimental and Theoretical Physics”, „Solid State Physics”, „Low Temperatura Physics”, „Journal of Low Temperatura Physics”, „Journal of Statistical Physics”, „Journal Fizyki i Chemii Ciała Stałego”.

Odznaczony Orderem Czerwonego Sztandaru Pracy (1975) i medalami. Laureat nagrody imienia. LI Mandelstama Akademii Nauk ZSRR (1952), nagrody F. Simona Angielskiego Królewskiego Towarzystwa Fizycznego (1962). Laureat Nagrody Lenina (1967).

Obszar zainteresowań naukowych: teoria rzeczywistych kryształów nieidealnych; elektroniczna teoria metali; ciecze kwantowe i kryształy kwantowe; fizyka polimerów i biopolimerów; teoria układów nieuporządkowanych. Stworzył dynamiczną teorię kryształów rzeczywistych, przewidział istnienie częstotliwości lokalnych i quasi-lokalnych. Jeden z twórców współczesnej kwantowej teorii ciał stałych. Wpadł na pomysł rekonstrukcji widma energetycznego ciał stałych z danych eksperymentalnych, w oparciu o koncepcję kwazicząstek – bozonów i fermionów. Pokazał, że odtworzenie gałęzi widma Bosego jest możliwe nie tylko w sposób tradycyjny (wykorzystując nieelastyczne rozpraszanie neutronów), ale także wykorzystując zależność temperaturową charakterystyk termodynamicznych. Przywrócenie gałęzi Fermiego widma metali zostało osiągnięte dzięki stworzeniu przez niego i jego współpracowników nowoczesnej formy elektronicznej teorii metali. Opracował język geometryczny, który jest szeroko stosowany w fizyce metali. Skonstruował teorię widma elektronowego układów nieuporządkowanych. Wniósł znaczący wkład w teorię przejść fazowych. Sformułował podstawowe pojęcia kinetyki przejść fazowych pierwszego i drugiego rodzaju oraz stworzył teorię zarodkowania. Przewidywane przejścia elektronowo-topologiczne 2,5 rzędu w metalach. Autor pionierskich prac z zakresu fizyki statystycznej polimerów. Stworzył teorię przejść cewka-globula w układach polimerowych i biopolimerowych.

Temat pracy dyplomowej kandydata: „W stronę teorii rozwiązań stałych”. Temat rozprawy doktorskiej: „Zachowanie optyczne nieidealnych kryształów w zakresie podczerwieni”.

Wyszkolił ponad 60 kandydatów i doktorów nauk. Opublikował około 250 prac naukowych.

Główne prace:

„O anomaliach w charakterystyce elektronicznej metali w obszarze wysokich ciśnień” (JETP, 1960, 38 (5), 1569-1576).
„O strukturze widma energii i stanów kwantowych nieuporządkowanych układów skondensowanych. (UFN, 1964, 83 (4), 617-663).
„Niektóre zagadnienia statystycznej teorii biopolimerów” (JETP, 1968, 55 (6), 2408-2422).
„Wybrane prace. Fizyka kryształów rzeczywistych i układów nieuporządkowanych” (Moskwa: Nauka, 1987, 551 s.).
„Wybrane prace. Elektroniczna teoria metali. Fizyka polimerów i biopolimerów” (M.: Nauka, 1994, 442 s.).

Katedra Wysokich Energii i Fizyki Cząstek Elementarnych istnieje od ponad 40 lat. Został stworzony przez profesora Yu.V. Nowozhilova pod bezpośrednim nadzorem akademika Władimira Aleksandrowicza Focka, założyciela Szkoły Fizyki Teoretycznej w Petersburgu-Leningradzie. Szkoła ta znana jest na całym świecie pod takimi nazwiskami jak A.A. Fridman, G.A. Gamov, L.D. Landau, V.N. Gribov i inni.

Człowieka zawsze interesowały dwa pytania: jakie są najmniejsze cząstki, z których zbudowana jest cała materia, w tym sam człowiek, oraz jak zbudowany jest Wszechświat, którego on sam jest częścią. Poruszając się w swojej wiedzy w tych dwóch przeciwstawnych kierunkach, człowiek z jednej strony schodząc po schodach (cząsteczka atomu jądro protony, neutrony, kwarki, gluony) doszedł do zrozumienia procesów zachodzących na niezwykle krótkich dystansach, a z drugiej strony , wchodząc po schodach (planeta Układu Słonecznego, galaktyka), doszedł do zrozumienia struktury Wszechświata jako całości.

Jednocześnie okazało się, że Wszechświat nie może być stabilny i uzyskano fakty eksperymentalne potwierdzające, że około 10 miliardów lat temu cały Wszechświat, w chwili swego powstania w wyniku „Wielkiego Wybuchu”, sam miał mikroskopijne wymiary. Jednocześnie, aby na tak wczesnym etapie analizować proces jego rozwoju, niezbędna jest wiedza o mikroświecie, uzyskana w eksperymentach na nowoczesnych akceleratorach cząstek. Co więcej, im większa energia cząstek zderzanych w akceleratorze, tym na mniejszych odległościach można badać zachowanie materii i im wcześniejszy jest moment, od którego można prześledzić ewolucję Wszechświata. W ten sposób połączyły się badania mikro- i makrokosmosu.

Jeszcze 50 lat temu wierzono, że cała materia składa się z atomów, a te z kolei zbudowane są z trzech podstawowych cząstek – dodatnio naładowanych protonów i elektrycznie obojętnych neutronów tworzących centralne jądro oraz ujemnie naładowanych elektronów krążących wokół jądra.

Obecnie ustalono, że protony i neutrony zbudowane są z jeszcze bardziej „podstawowych” obiektów – kwarków. Sześć rodzajów kwarków, sześć leptonów (elektron, mion, tau i trzy odpowiadające im neutrina) oraz cztery bozony wektorów pośrednich, służą jako elementy składowe, z których zbudowana jest cała materia we Wszechświecie.

Fizyka wysokich energii i cząstek bada właściwości i zachowanie tych podstawowych składników materii. Ich właściwości przejawiają się w czterech znanych oddziaływaniach: grawitacyjnym, słabym jądrowym, elektromagnetycznym, silnym jądrowym. Według współczesnych koncepcji słabe oddziaływania jądrowe i elektromagnetyczne to dwa różne przejawy tego samego rodzaju interakcji, elektrosłabe. Fizycy mają nadzieję, że w niedalekiej przyszłości oddziaływanie to zostanie uwzględnione, wraz z silnym oddziaływaniem jądrowym, w Teorii Wielkiego Zjednoczenia i być może wraz z oddziaływaniem grawitacyjnym w Zunifikowanej Teorii Oddziaływania.

Do badania cząstek elementarnych i ich oddziaływań konieczna jest budowa gigantycznych akceleratorów (urządzeń, w których cząstki elementarne rozpędzane są do prędkości bliskich prędkości światła, a następnie zderzają się ze sobą). Akceleratory ze względu na ich ogromne rozmiary (dziesiątki kilometrów) budowane są w podziemnych tunelach. Najpotężniejsze akceleratory działają lub są budowane w laboratoriach CERN (Genewa, Szwajcaria), Fermilab (Chicago, USA), DESY (Hamburg, Niemcy), SLAC (Kalifornia, USA).

Obecnie w Europejskim Centrum Badań Jądrowych (CERN) w Genewie w Szwajcarii trwa budowa najpotężniejszego akceleratora cząstek LHC (Large Hadron Collider), zdolnego przyspieszać nie tylko cząstki elementarne (protony), ale także jądra atomowe pełny rozmach. Oczekuje się, że zderzając jądra ołowiu rozpędzane do ultrawysokich energii, akcelerator ten będzie w stanie uzyskać nowy stan materii – plazmę kwarkowo-gluonową, w której kwarki i gluony – elementy składowe protonów i neutronów zderzającego się jądra – połączą się ze sobą. Z punktu widzenia analizy rozwoju Wszechświata ten stan materii znajdował się na etapie, który istniał około 10 mikrosekund po Wielkim Wybuchu.

Aby zarejestrować oznaki powstawania plazmy kwarkowo-gluonowej podczas zderzeń jąder ołowiu, przy akceleratorze LHC budowana jest ogromna instalacja eksperymentalna i planowane jest przeprowadzenie na niej specjalnego eksperymentu - ALICE (A Large Ion Collision Experiment) . Katedra Wysokich Energii i Fizyki Cząstek Elementarnych bierze udział w przygotowaniu eksperymentu ALICE w CERN i opracowaniu dla niego programu badań fizycznych.

Fizyka wysokich energii i cząstek elementarnych nie tylko daje człowiekowi możliwość zrozumienia otaczającego go świata, ale także przyczynia się do rozwoju i wdrażania najnowocześniejszych technologii. Setki naukowców, inżynierów, specjalistów z zakresu elektroniki, inżynierii materiałowej, a zwłaszcza technologii komputerowej są zwykle zaangażowane w przygotowywanie i przeprowadzanie eksperymentów z fizyki wysokich energii. Wymagana prędkość gromadzenia i przetwarzania informacji podczas zderzeń cząstek przy wysokich energiach przekracza wszelkie możliwe granice. Prawie wszystkie współczesne technologie komputerowe rozwinęły się przede wszystkim na potrzeby fizyki wysokich energii. Najbardziej znaczącym osiągnięciem w tej dziedzinie w ostatnich latach było stworzenie World Wide Web, powszechnie akceptowanego formatu prezentacji informacji w Internecie, wynalezionego w CERN około 10 lat temu, aby zapewnić natychmiastowy dostęp do informacji setkom naukowców z kilkudziesięciu laboratoriów w różnych krajach zajmujących się fizyką cząstek elementarnych. Pierwsze serwery WWW w Petersburgu zostały uruchomione na Wydziale Fizyki Uniwersytetu Państwowego w Petersburgu, w Instytucie Badawczym Fizyki Uniwersytetu Państwowego w Petersburgu oraz w Petersburgu Instytucie Fizyki Jądrowej w Gatczynie.

W miarę rozwoju metod kwantowej teorii pola, głównego aparatu matematycznego teorii cząstek elementarnych, stało się jasne, że można je z dużym sukcesem zastosować w innych obszarach fizyki teoretycznej. W rezultacie, wraz z trwającymi badaniami z zakresu współczesnej teorii cząstek elementarnych, co jest priorytetem w Katedrze, wyłoniły się nowe kierunki. Rozwijane są nowe metody matematyczne - teoria symetrii kwantowej i przestrzeni nieprzemiennej. Metody integracji funkcjonalnej, diagramy Feynmana i teoria renormalizacji są ostatnio aktywnie wykorzystywane w teorii zjawisk krytycznych (teorii przejść fazowych) i teorii turbulencji hydrodynamicznych.

W ostatnich latach zupełnie nieoczekiwane zastosowania znalazły metody kwantowej teorii pola, które na pierwszy rzut oka są dość dalekie od fizyki teoretycznej w jej tradycyjnym rozumieniu. W szczególności wyłoniła się i dynamicznie rozwija (m.in. na wydziale) teoria samoorganizującej się krytyczności, fizyka ekonomiczna oraz teoria sieci neuronowych, w których wzorowane są najbardziej uniwersalne mechanizmy samoorganizacji złożonych systemów podstawą elementarnych pomysłów na temat natury interakcji ich składników. Doświadczenia w badaniu tego typu modeli, zgromadzone w obszarze kwantowej teorii pola i fizyki statystycznej, a także wykorzystanie eksperymentów komputerowych, pozwalają na uzyskanie ciekawych wyników ilościowych w ekonomii, neurofizjologii i biologii.

Katedra Wysokich Energii i Fizyki Cząstek Elementarnych kształci co roku do 10 specjalistów w ramach Programu „Teoria oddziaływania cząstek elementarnych i kwantowa teoria pola”. Kadrę dydaktyczno-naukową katedry tworzy 14 doktorów i 7 kandydatów na nauki (w katedrze nie ma pracowników bez stopni naukowych). Założyciel katedry Yu.V. Nowozhilov i kierownik katedry M.A. Brown posiadają honorowe tytuły Zasłużonego Naukowca, kilku pracowników w różnych latach zostało uhonorowanych Nagrodami Uniwersyteckimi, a także tytułem profesora Sorosa.

Wszyscy członkowie katedry mają szerokie kontakty z zagranicznymi kolegami z uniwersytetów w Niemczech, Francji, Włoszech, Hiszpanii, Szwajcarii, USA itp. i regularnie odbywają podróże służbowe w celu prowadzenia wspólnych badań. Prace pracowników Katedry mają charakter priorytetowy i są aktywnie cytowane w światowych czasopismach naukowych. Prawie wszyscy pracownicy działu pracują dzięki grantom Rosyjskiej Fundacji Badań Podstawowych, część pracowników posiada fundusze z zagranicznych fundacji INTAS, NATO, DAAD, CRDF, INFN itp.

Absolwenci wydziału otrzymują szerokie wykształcenie z zakresu fizyki teoretycznej i matematycznej, spełniające najwyższe światowe standardy. Niektórzy studenci otrzymują wraz z tytułem magistra Uniwersytetu Państwowego w Petersburgu stopnie naukowe zagranicznych wyższych uczelni (np. Ecole Politechnique). Po ukończeniu studiów absolwenci mają szerokie możliwości kontynuowania nauki i działalności naukowej zarówno w Rosji, jak i za granicą. Co najmniej połowa absolwentów z reguły pozostaje na studiach podyplomowych na wydziale, niektórzy absolwenci są przyjmowani do instytutów Rosyjskiej Akademii Nauk (Instytut Fizyki Jądrowej w Petersburgu, Oddział Instytutu Matematyki w Petersburgu) , a część absolwentów jest przyjmowana na studia podyplomowe na uczelniach zagranicznych.

Katedra Fizyki Wysokich Energii powstała w 1970 roku z inicjatywy dyrektora SINP MSU, akademika S.N. Wernova. Od chwili powstania do chwili obecnej katedrą kieruje stale akademik Anatolij Aleksiejewicz Łogunow. Katedra powstała jako baza dydaktyczna do kształcenia wysoko wykwalifikowanych specjalistów dla Instytutu Fizyki Wysokich Energii (IHEP) w Protvino oraz innych instytutów naukowych o podobnym profilu. Z kolei IHEP stał się główną bazą naukową katedry. Katedra była najściślej związana z IHEP: studenci V-VI roku większość czasu studiów spędzali w Protvino, gdzie pracowali w laboratoriach, uczęszczali na specjalne kursy i kończyli prace dyplomowe.

Praca naukowa

Katedra prowadzi badania naukowe w następujących głównych obszarach:

Relatywistyczna teoria grawitacji (promotor - akademik A.A. Logunov).
Poszukiwanie i badanie nowych efektów nieliniowych i kwantowych w grawitacji, kosmologii, fizyce cząstek elementarnych i stanie próżni (promotor - akademik A.A. Logunov).
Zagadnienia kwantowej teorii pola (promotor - akademik D.V. Shirkov).
Skutki nieliniowej elektrodynamiki próżni i ich przejawy w warunkach laboratoryjnych i astrofizycznych (promotor - prof. V.I. Denisov).
Badanie efektów grawitacyjnych (promotor - prof. Yu.M. Loskutov).
Efekty nieliniowe w kwantowej teorii pola, komputerach kwantowych, kryptografii kwantowej (promotor - prof. O.A. Khrustalev).
Zagadnienia kwantowo-mechanicznej teorii pomiarów (promotor - prof. D.A. Slavnov).
Chiralne modele kwarkowo-mezonowe niskoenergetycznego stanu barionowego (promotor - prof. K.A. Sveshnikov).
Teoria zjawisk baroelektrycznych i baromagnetycznych (promotor - prof. V.I. Grigoriew).

Pracownicy katedry uzyskali najważniejsze wyniki naukowe:

Akademik AA Łogunow wniósł zasadniczy wkład w rozwój kwantowej teorii pola, uzasadnienie i zastosowanie relacji dyspersji oraz stworzenie metody grup renormalizacyjnych, która znalazła zastosowanie w rozwiązywaniu szerokiego zakresu problemów. Ustalił ścisłe twierdzenia asymptotyczne dotyczące zachowania charakterystyk oddziaływania silnego przy wysokich energiach. Zaproponował nowe podejście do badania procesów wielorakich, które okazało się najbardziej adekwatne do struktury kompozycyjnej cząstek i umożliwiło odkrycie w akceleratorze Instytutu Fizyki Wysokich Energii nowej, najważniejszej regularności mikroświata - niezmienność skali.
Rozwijając idee Poincarégo, Minkowskiego, Einsteina i Hilberta, akademik A.A. Logunow stworzył spójną relatywistyczną teorię grawitacji (RTG), która w pełnej zgodzie ze wszystkimi faktami eksperymentalnymi wyeliminowała podstawowe trudności ogólnej teorii względności. W RTG pojedynczym kontinuum czasoprzestrzennym dla wszystkich pól, w tym grawitacyjnego, jest pseudoeuklidesowa przestrzeń Minkowskiego, a źródłem pola grawitacyjnego jest zachowany tensor energii i pędu materii, w tym samego pola grawitacyjnego. Podejście to pozwala jednoznacznie skonstruować teorię grawitacji jako teorię cechowania, w której pole grawitacyjne ma spiny 2 i 0 i jest polem fizycznym w duchu Faradaya-Maxwella, a zatem możliwa jest lokalizacja energii grawitacyjnej, koncepcja inercjalnego układu współrzędnych są zachowane, a zasady zachowania energii i pędu są ściśle spełnione oraz moment pędu. W tym przypadku, ze względu na powszechność grawitacji i tensorowy charakter pola grawitacyjnego, koniecznie powstaje efektywna przestrzeń riemannowska pola. Równania pola grawitacyjnego w RTG zawierają wyraźnie metryczny tensor Minkowskiego, a pole grawitacyjne staje się masywne. Masa grawitonu jest niezwykle mała, ale jej obecność jest istotna, gdyż dzięki obecności składników masowych w RTG zawsze możliwe jest jednoznaczne oddzielenie sił bezwładności od sił grawitacyjnych. Teoria jednoznacznie wyjaśnia skutki wszystkich efektów grawitacyjnych w Układzie Słonecznym. W RTG najpełniej ujawniła się właściwość pola grawitacyjnego: poprzez swoje działanie nie tylko spowalnia ono upływ czasu, ale także zatrzymuje proces dylatacji czasu, a co za tym idzie, proces kompresji materii. Pojawiła się także nowa właściwość „samoograniczenia pola”, która odgrywa ważną rolę w mechanizmie zapadania się grawitacyjnego i ewolucji Wszechświata. W szczególności „czarne dziury” są niemożliwe: zapadająca się gwiazda nie może przejść poniżej swojego promienia grawitacyjnego; Rozwój jednorodnego i izotropowego Wszechświata przebiega cyklicznie od pewnej maksymalnej gęstości do minimum, a gęstość materii zawsze pozostaje skończona i nie zostaje osiągnięty stan punktowy Wielkiego Wybuchu. Co więcej, Wszechświat jest nieskończony i „płaski”, a kryje się w nim duża ukryta masa „ciemnej materii”.
Profesor Yu.M. Loskutow przewidział następujące skutki: depolaryzację promieniowania Czerenkowa w pobliżu progu; spontaniczna polaryzacja radiacyjna elektronów w polu magnetycznym; indukowana polaryzacja fermionów w polu magnetycznym; asymetria rozkładu kątowego neutrin powstających w polu magnetycznym i możliwość samoprzyspieszania gwiazd neutronowych. Stworzono aparat do elektrodynamiki kwantowej w silnym polu magnetycznym, przewidziano szereg efektów (fuzja i rozszczepianie fotonów, modyfikacja prawa Coulomba itp.). Zaproponowano i wdrożono hipotezę o słabych oddziaływaniach grawitacyjnych naruszających parytet ładunku i przestrzeni; przewiduje się rotację grawitacyjną płaszczyzny polaryzacji promieniowania elektromagnetycznego.
Profesor O.A. Khustalev, opierając się na ogólnych zasadach lokalnej teorii pola, przewidział szereg asymptotycznych zależności pomiędzy przekrojami dla oddziaływania hadronów przy wysokich energiach. Opracowano probabilistyczny opis rozpraszania przy wysokich energiach. Opracowano schemat opisu pól kwantowych na tle pól klasycznych, spełniający wymagane prawa zachowania. Stworzono aparat warunkowej macierzy gęstości, który spójnie opisuje zachowanie podsystemów w dużym systemie.

Katedra aktywnie uczestniczy w organizacji i prowadzeniu corocznych międzynarodowych seminariów poświęconych problematyce kwantowej teorii pola i teorii grawitacji w IHEP – Protvino. Pracownicy, doktoranci i studenci katedry wraz z kadrą główną Instytutu Problemów Teoretycznych Mikroświata im. N.N. Bogolyubova Moskiewski Uniwersytet Państwowy stanowi podstawę wiodącej szkoły naukowej Federacji Rosyjskiej „Rozwój metod teorii pola w fizyce cząstek elementarnych, grawitacji i kosmologii”, której dyrektorem naukowym jest akademik A.A. Łogunow.

Katedra Atomowej Fizyki Jądrowej i Kwantowej Teorii Zderzeń kształci specjalistów (zarówno eksperymentatorów, jak i teoretyków) do pracy w następujących głównych obszarach: fizyka wysokich energii i fizyka cząstek elementarnych, fizyka jądra atomowego i reakcji jądrowych, fizyka nanostruktur, fizyka stosowanych jądrowych fizyki i medycyny nuklearnej. Studenci studiów licencjackich, magisterskich i absolwenci wydziału pracują przy dużych eksperymentach naukowych. Na przykład we wszystkich współpracach przy Wielkim Zderzaczu Alrona w CERN (ATLAS, CMS, LHCb, ALICE), przy instalacjach D0 i RHIC (USA), w projekcie NICA (JINR, Rosja), w ELise, A2, ZEUS i FAIR (Niemcy), w eksperymencie GRAAL (Francja), w krajowym ośrodku badawczym INFN (Włochy), na Uniwersytecie Stanforda (USA), w LAN (Los Alamos, USA), w niemieckich ośrodkach badawczych DESY i GSI, w zespołach badawczych związanych z tworzeniem akceleratorów nowej generacji ILC i CLIC.

Studenci i doktoranci wydziału mają unikalne możliwości uczestniczenia w różnych międzynarodowych i rosyjskich szkołach naukowych, seminariach, konferencjach, takich jak szkoły letnie dla studentów i młodych naukowców CERN, Fermilab, DESY, GSI, międzynarodowe warsztaty QFTHEP, prowadzone seminaria dla młodych talentów przez „Dynastię” i wiele innych wydarzeń naukowych.

Katedra Fizyki Jądrowej i Teorii Zderzeń Kwantowych sięga swoją historią pierwszego wydziału nuklearnego Uniwersytetu Moskiewskiego i jednego z pierwszych na świecie - Katedry Jądra Atomowego i Radioaktywności, który rozpoczął swoją pracę w 1940 roku pod kierownictwem akademika D.V. Skobeltsyn. Katedra jest bezpośrednim następcą Katedry Spektroskopii Jądrowej (kierowanej przez L.V. Grosheva) i Katedry Teoretycznej Fizyki Jądrowej (kierowanej przez D.I. Błochintsewa). W latach 1971-1991 kierownikiem Katedry Doświadczalnej Fizyki Jądrowej, a od 1979 roku Katedrą Atomowej Fizyki Jądrowej był profesor A.F. Tulinov to wybitny fizyk eksperymentalny, jeden z autorów odkrycia efektu cienia, twórca szeregu nowych kierunków w dziedzinie badania właściwości ciał krystalicznych za pomocą wiązek naładowanych cząstek. W latach 1991–2007 kierownikiem katedry był profesor V.V. Balashov jest znanym fizykiem teoretycznym w dziedzinie teorii jądra atomowego i reakcji jądrowych, kwantowej teorii rozpraszania pośrednich i wysokich energii oraz wybitnym pedagogiem. W 1998 roku katedra otrzymała nową nazwę: „Katedra Atomowej Fizyki Jądrowej i Kwantowej Teorii Zderzeń”. Od 2009 roku kierownikiem katedry jest zastępca dyrektora SINP MSU, kierownik katedry teoretycznej fizyki wysokich energii, profesor V.I. Savrin, który wniósł ogromny wkład w relatywistyczną teorię macierzy gęstości i teorię stany związane.

Obecnie na wydziale pracują pracownicy wiodących rosyjskich ośrodków naukowych: SINP MSU (Moskwa), IHEP (Protvino), INR RAS (Moskwa), ZIBJ (Dubna). Są wśród nich akademicy Rosyjskiej Akademii Nauk, członkowie korespondenci Rosyjskiej Akademii Nauk, profesorowie, lekarze i kandydaci fizyki i matematyki. Nauka. Wysoki odsetek aktywnie pracujących naukowców to jedna z cech charakterystycznych katedry, jej wizytówka. Program studiów na wydziale obejmuje następujące przedmioty (lista może na przestrzeni kilku lat ulec niewielkim zmianom):

Oddziaływanie cząstek i promieniowania z materią (profesor docent Kuzakov K.A.)
Eksperymentalne metody fizyki jądrowej (profesor S.Yu. Płatonow)
Kwantowa teoria zderzeń (profesor Kuzakov K.A.)
Kinematyka procesów elementarnych (profesor Strokovsky E.A.)
Detektory cząstek wysokiej energii (akademik S.P. Denisov)
Metody eksperymentalne w fizyce wysokich energii (członek korespondent Obraztsov V.F.)
Teoria grup w fizyce cząstek i jądrowej (profesor nadzwyczajny Volobuev I.P.)
Fizyka jądra atomowego (struktura jądra) (profesor Eremenko D.O.)
Elektrodynamika kwantowa (profesor Nikitin N.V.)
Wprowadzenie do fizyki cząstek elementarnych (profesor B.A. Arbuzov)
Fizyka oddziaływań elektromagnetycznych (profesor V.G. Nedorezov)
Wybrane zagadnienia chromodynamiki kwantowej (QCD) (profesor nadzwyczajny Snigirev A.M.)
Model standardowy i jego rozszerzenia (profesor E.E. Boos)
Reakcje jądrowe (profesor Eremenko D.O.)
Fizyka jądrowa ciężkich jonów (profesor D.O. Eremenko)
Spektroskopia hadronów (kandydat nauk fizycznych i matematycznych Obukhovsky I.T.)
Elektronika w fizyce wysokich energii (prof. S.G. Basiladze)
Wybrane zagadnienia z teorii rozpraszania (profesor L.D. Błochintsew)
Fizyka cząstek w zderzaczach (profesor nadzwyczajny Dubinin M.N.)
Fizyka rozszczepienia jąder atomowych (profesor Płatonow S.Yu.)
Macierz gęstości (profesor Nikitin N.V.)
Fizyka zderzeń jąder relatywistycznych (profesor V.L. Korotkikh)

Stanowisko katedry jest takie, że student i jego promotor mają możliwość wyboru tych zajęć specjalistycznych, które najlepiej odpowiadają ich zainteresowaniom naukowym. W związku z tym liczba zajęć specjalistycznych oferowanych studentom na wydziale przekracza obowiązkową liczbę zajęć, przewidzianą w oficjalnym programie studiów.

Pracownicy Katedry prowadzą i wspierają specjalną pracownię nuklearną Katedry Fizyki Jądrowej (NPD). Obecnie w ramach tej pracowni realizowanych jest 9 prac laboratoryjnych, których zadaniem jest zapoznanie studentów z podstawami współczesnych technik eksperymentalnej fizyki jądrowej. Cele warsztatów są ściśle powiązane zarówno z zajęciami wykładowymi z ogólnej fizyki jądrowej, jak i systemem kursów specjalnych utworzonym w większości zakładów Katedry Fizyki Jądrowej.

Warsztat teoretyczny opracowany przez profesora V.V. Balashova w połowie lat sześćdziesiątych XX wieku jest wyjątkowy. Na warsztatach studenci zdobywają umiejętności obliczeniowe niezbędne w codziennej pracy fizyka teoretyka. Obecnie warsztat ten jest wspierany, rozwijany i udoskonalany przez pracowników wydziału i licznych studentów V.V.

Poniżej przedstawiono główne kierunki naukowe Katedry. Jeśli jakiś kierunek wydaje Ci się interesujący, zawsze możesz skontaktować się z kierownikiem tego kierunku, korzystając z danych kontaktowych dostępnych na stronie i poznać wszystkie interesujące Cię szczegóły. Pracownicy i nauczyciele wydziału chętnie odpowiedzą na Państwa pytania.

I. Eksperymenty z zakresu fizyki wysokich energii

1. Badania właściwości kwarku t i fizyki wykraczającej poza Model Standardowy w zderzeniach cząstek elementarnych i jąder we współczesnych akceleratorach wysokoenergetycznych.

Eksperymenty prowadzone są w laboratoriach CERN (Szwajcaria), DESY (Niemcy), FNAL (USA), Instytutu Fizyki Wysokich Energii (Protvino, Rosja), ZIBJ (Dubna, Rosja).

Kierownik: profesor Boos Eduard Ernstovich, kierownik. Oddział SINP MSU, e-mail:

2. Opracowanie nowych metod wykrywania cząstek i pomiaru ich właściwości.

Eksperymenty prowadzone są w laboratoriach CERN (Szwajcaria), FNAL (USA) oraz Instytutu Fizyki Wysokich Energii (Protvino, Rosja).

Kierownik: Akademik Rosyjskiej Akademii Nauk, profesor Siergiej Pietrowicz Denisow, kierownik. Laboratorium IHEP (Protvino), e-mail: [e-mail chroniony]

3. Badanie niezwykle rzadkich rozpadów pięknych cząstek i fizyki wykraczającej poza Model Standardowy w instalacji LHCb Wielkiego Zderzacza Hadronów.

Eksperyment prowadzony jest w CERN (Szwajcaria).

[e-mail chroniony]

4. Oddziaływania jądro-jądro przy energiach relatywistycznych

Badania w zderzaczach RHIC (USA) i LHC (CERN).

Kierownik: profesor Władimir Leonidowicz Korotkich, e-mail:

5. Badanie oddziaływań elektromagnetycznych hadronów i jąder

Prace prowadzone są w INR RAS wspólnie z wiodącymi europejskimi ośrodkami badania oddziaływań elektromagnetycznych jąder (współpraca GRAAL, Grenoble (Francja), ELISe, Darmstadt, A2, Moguncja, Niemcy).

Kierownik: profesor Władimir Georgievich Nedorezov, kierownik. Laboratorium INR RAS, e-mail: [e-mail chroniony]

6. Badanie roli kwarków obcych w strukturze nukleonów i jąder

Doświadczenie przeprowadzono na spektrometrze magnetycznym NIS-GIBS (JINR, Dubna).

Kierownik: Doktor nauk fizycznych i matematycznych Strokowski Jewgienij Afanasjewicz, kierownik. Oddział ZIBJ LHE (Dubna, e-mail: [e-mail chroniony]

7. Poszukiwanie nowej fizyki w rozpadach kaonu

Prowadzone są eksperymenty na różnych instalacjach pracujących na akceleratorze U-70 (IPHE, Protvino).

Głowa: członek korespondent. RAS, profesor Władimir Fiodorowicz Obrazcow, Ch. naukowy współpracownicy IHEP (Protvino), e-mail: [e-mail chroniony]

II. Eksperymenty z zakresu budowy jądra i reakcji jądrowych

8. Reakcje jądrowe z ciężkimi jonami, fizyka rozszczepienia

Opiekunowie: profesor Oleg Arkadyevich Yuminov, kierownik fizyki i matematyki. Nauki Płatonow Siergiej Juriewicz, profesor wydziału i kierownik. naukowy współpracownicy SINP, e-mail:

9. Badanie charakterystyki jednocząstkowej jąder i rozpraszanie naładowanych cząstek o niskich i średnich energiach przez jądra atomowe

Kierownik: dr hab. fizyka i matematyka Nauki Bespalova Olga Viktorovna, senior. naukowy współpracownicy SINP MSU, budynek 19. SINP MSU, e-mail:

10. Badania mechanizmów reakcji jądrowych i budowy lekkich jąder metodą korelacji kątowej kwantów gamma i naładowanych produktów reakcji

Opiekunowie: profesor Zelenskaya Natalya Semenovna, Ch. naukowy współpracownicy SINP MSU, e-mail: zelenskaya@anna19.. laboratorium SINP MSU, e-mail:

III. Badania teoretyczne

1. Metoda quasipotencjalna w relatywistycznej teorii stanów związanych

Kierownik: profesor Savrin Wiktor Iwanowicz, kierownik. wydział i kierownik Oddział SINP MSU, e-mail:

2. Efekty nieperturbacyjne w teoriach cechowania Modelu Standardowego

Kierownik: profesor Arbuzow Borys Andriejewicz, prowadzący. naukowy współpracownicy SINP MSU, e-mail:

3. Teorie oddziaływań cząstek elementarnych w czasoprzestrzeni z dodatkowymi wymiarami

Kierownik: Doktor nauk fizycznych i matematycznych Wołobujew Igor Pawłowicz prowadzi naukowy współpracownicy SINP MSU, e-mail:

4. Fizyka zderzaczy i modele cechowania w kwantowej teorii pola

Kierownik: Doktor nauk fizycznych i matematycznych Dubinin Michaił Nikołajewicz, lider. naukowy współpracownicy SINP MSU, e-mail:

5. Procesy twarde w chromodynamice kwantowej i diagnostyce materii kwarkowo-gluonowej

Kierownik: Doktor nauk fizycznych i matematycznych Snigirev Aleksander Michajłowicz, prowadzący. naukowy współpracownicy SINP MSU, e-mail:

6. Rzadkie rozpady pięknych i zaczarowanych cząstek w Modelu Standardowym i jego rozszerzeniach. Korelacje w układach relatywistycznych.

Promotor: dr hab. Nikitin Nikołaj Wiktorowicz, profesor nadzwyczajny wydziału e-mail: [e-mail chroniony]

7. Produkcja egzotycznych hadronów (dibarionów i lekkich mezonów skalarnych) w zderzeniach jądrowych oraz budowa lekkich jąder

Kierownik: profesor Kukulin Władimir Iosifovich, kierownik. Laboratorium SINP MSU, e-mail:

8. Kwantowa teoria układów wielociałowych

Kierownik: profesor Błochintsew Leonid Dmitriewicz, Ch. naukowy współpracownicy SINP MSU, e-mail:

9. Oddziaływanie i rozpad jąder złożonych

Kierownik: Doktor nauk fizycznych i matematycznych Eremenko Dmitrij Olegovich, profesor wydziału i lider. naukowy współpracownicy SINP MSU, e-mail:

10. Kwantowa teoria zderzeń szybkich cząstek z układami wieloelektronowymi

Opiekunowie: profesor nadzwyczajny Popow Jurij Władimirowicz, kierownik. laboratorium SINP MSU, e-mail: [email protected]; Profesor nadzwyczajny Kuzakow Konstantin Alekseevich, profesor nadzwyczajny Katedry, art. naukowy współpracownicy SINP, e-mail:

IV. Badania w pokrewnych obszarach

1. Oddziaływanie szybko naładowanych cząstek z materią

Kierownik: profesor Czeczenin Nikołaj Gawrilowicz, kierownik. Oddział SINP MSU, e-mail:

2. Zastosowanie metod eksperymentalnych fizyki jądrowej do badań z zakresu fizyki ciała stałego, inżynierii materiałowej i nanotechnologii

Opiekunowie: profesor Borysow Anatolij Michajłowicz, W. N. Z. SINP MSU, e-mail: [e-mail chroniony]; Doktorat Tkachenko Nikita Władimirowicz, młodszy pracownik naukowy SINP MSU, tel. 939-49-07, e-mail:

3. Badania eksperymentalne nanostruktur, materiałów magnetycznych i cienkich warstw powierzchniowych z wykorzystaniem spektroskopii konwersyjnej Mössbauera

4. Nadprzewodzące detektory tunelowe

5. Opracowanie i badania eksperymentalne nowych kriogenicznych detektorów promieniowania jądrowego

Kierownik: Doktor nauk fizycznych i matematycznych Andrianow Wiktor Aleksandrowicz, prowadzący naukowy współpracownicy SINP MSU, e-mail:

6. Medycyna nuklearna i biologia

Liderzy: profesor Oleg Arkadievich Yuminov, prowadzący. naukowy współpracownicy SINP MSU, tel.tel.-matematyka. Płatonow Siergiej Juriewicz, profesor wydziału i kierownik. naukowy współpracownicy SINP MSU, tel.tel.-matematyka. Eremenko Dmitrij Olegovich, profesor wydziału i kierownik. Katedra SINP MSU, tel. 939-24-65, e-mail:

7. Badanie wpływu symulowanych czynników kosmicznych na organizm człowieka