Oddelek za fiziko visokih energij in osnovnih delcev. Oddelek za fiziko visokih energij in elementarne delce Oddelek za kvantno teorijo

15.02.2023

Vodja oddelka
Profesor Denisov Viktor Ivanovič

Odsek za fiziko visokih energij je bil ustanovljen leta 1970 na pobudo direktorja NSINP MSU, akademika S.N. Vernova. Od ustanovitve do danes oddelek stalno vodi akademik Anatolij Aleksejevič Logunov. Oddelek je bil ustanovljen kot izobraževalna baza za usposabljanje visoko usposobljenih strokovnjakov za Inštitut za fiziko visokih energij (IHEP) v Protvinu in druge znanstvene ustanove podobnega profila. Po drugi strani je IHEP postal glavna znanstvena baza oddelka. Oddelek je bil najtesneje povezan z IHEP: študenti 5.-6. letnika so večino študija preživeli v Protvinu, kjer so delali v laboratorijih, obiskovali specialke in opravljali diplomske naloge.

Predstojnik katedre za kvantno teorijo
in fizika visokih energij
Profesor V.I. Denisov

Pomembne spremembe so se zgodile leta 1982, ko je po reorganizaciji večina zaposlenih na Oddelku za elektrodinamiko in kvantno teorijo (na začetku katerega so stali tako ugledni znanstveniki, kot so akademiki L.D. Landau, M.A. Leontovich, A.S. Davydov, pozneje tam delal akademik I.M. Lifshits) se je pridružil oddelku, ki ga je vodil A.A. Logunov. Prenovljeni oddelek so poimenovali kvantna teorija in fizika visokih energij. Osebje oddelka se je znatno povečalo leta 1992, ko so bili vključeni tako znani znanstveniki, kot so akademiki V.G. Kadyshevsky, direktor JINR (Dubna), V.A. Matveev, direktor INR RAS (Troitsk), D.V. Širkova, kar je okrepilo vezi oddelka z inštituti Ruske akademije znanosti. Poleg omenjenih inštitutov je bil oddelek vedno tesno povezan z Inštitutom za jedrsko fiziko Moskovske državne univerze, kjer je bil iz diplomantov odseka organiziran Oddelek za teoretično fiziko visokih energij. Rast števila članov katedre je spremljala širitev znanstvene tematike - katedra je postala splošnoteoretična.

Študijsko delo

Osebje oddelka vodi splošne tečaje predavanj: "Kvantna teorija" (6,7 semestrov, prof. Yu.M. Loskutov, prof. O.A. Hrustalev, prof. K.A. Sveshnikov, prof. P.K. Silaev), "Elektrodinamika" (5,6 semestrov, prof. V.I. Grigoriev, prof. A.A. Vlasov, izredni profesor A.R.

Na oddelku se poučujejo naslednji posebni predmeti: "Teorija skupin" (prof. O.A. Khrustalev, prof. P.K. Silaev), "Kvantna teorija polja" (prof. D.A. Slavnov), "Teorija renormalizacij in renormalizacijskih skupin" (prof. D.A. Slavnov). ), “Numerične metode v teoretični fiziki” (prof. P.K. Silaev), “Uvod v fiziko osnovnih delcev” (akademik V.A. Matveev, izredni profesor K.V. Parfenov ), “Dodatna poglavja klasične elektrodinamike” (prof. A.A. Vlasov), “Uvod k teoriji gravitacije" (prof. V.I. Denisov), "Teorija gravitacijskega polja" (prof. Yu.M. Loskutov), "Sodobne metode kvantne teorije polja" (akademik D.V. Širkov), "Nelinearna kvantna teorija polja " (izredni profesor M.V. Chichikina), "Dinamične enačbe v kvantni teoriji polja" (prof. V.I. Savrin), "Teorija merilnih polj" (prof. Yu.S. Vernov), "Sistemi in podsistemi v kvantni mehaniki" (prof. O.A. Khrustalev), "Fizika kvantnega računalništva" (izredni profesor O.D. Timofeevskaya), "Solitoni, instantoni, skyrmions in kvarkove vrečke" (prof. K.A. Sveshnikov).

Oddelek vodi izvirne delavnice: »Računalniško računalništvo v teoretični fiziki«, »Jezik analitičnega računalništva REDUCE«, delavnico pri predmetu »Numerične metode v teoretični fiziki« (vodja delavnice je znanstveni sodelavec V.A. Ilyina).

Znanstveno delo

Oddelek izvaja znanstvene raziskave na naslednjih glavnih področjih:

Relativistična teorija gravitacije (mentor - akademik A.A. Logunov).
Iskanje in študij novih nelinearnih in kvantnih učinkov v gravitaciji, kozmologiji, fiziki delcev in stanju vakuuma (vodja - akademik A.A. Logunov).
Problemi kvantne teorije polja (mentor - akademik D.V. Shirkov).
Učinki nelinearne elektrodinamike vakuuma in njihove manifestacije v laboratorijskih in astrofizikalnih pogojih (mentor - prof. V.I. Denisov).
Študija gravitacijskih učinkov (vodja - prof. Yu.M. Loskutov).
Nelinearni učinki v kvantni teoriji polja, kvantni računalniki, kvantna kriptografija (mentor - prof. O.A. Hrustalev).
Problemi kvantnomehanske teorije meritev (mentor - prof. D.A. Slavnov).
Kiralni kvark-mezonski modeli nizkoenergijskih barionskih stanj (mentor - prof. K.A. Svešnikov).
Teorija baroelektričnih in baromagnetnih pojavov (mentor - prof. V.I. Grigoriev).

Osebje oddelka je doseglo pomembne znanstvene rezultate:

Akademik A.A. Logunov temeljno prispeval k razvoju kvantne teorije polja, utemeljitvi in uporabi disperzijskih razmerij ter ustvarjanju metode renormalizacijske skupine, ki je našla uporabo pri reševanju širokega spektra problemov. Postavil je stroge asimptotične izreke za obnašanje značilnosti močne interakcije pri visokih energijah. Predlagal je nov pristop k proučevanju mnogoterih procesov, ki se je izkazal za najbolj ustreznega sestavni zgradbi delcev in je omogočil odkritje na pospeševalniku Inštituta za fiziko visokih energij nove, najpomembnejše zakonitosti mikrosveta. - nespremenljivost lestvice.
Razvijanje idej Poincareja, Minkowskega, Einsteina in Hilberta, Akademik A.A. Logunov ustvaril dosledno relativistično teorijo gravitacije (RTG), ki je v popolnem soglasju z vsemi eksperimentalnimi dejstvi odpravila temeljne težave splošne teorije relativnosti. V RTG je enotni prostor-časovni kontinuum za vsa polja, vključno z gravitacijskim, psevdoevklidski prostor Minkowskega, vir gravitacijskega polja pa je ohranjen tenzor energije in gibalne količine snovi, vključno s samim gravitacijskim poljem. Ta pristop nam omogoča, da nedvoumno zgradimo teorijo gravitacije kot merilno teorijo, v kateri ima gravitacijsko polje vrtenja 2 in 0 in je fizično polje v duhu Faraday-Maxwella, zato je možna lokalizacija gravitacijske energije, koncept inercialnega koordinatnega sistema je ohranjen, zakoni o ohranitvi energije in gibalne količine pa so strogo izpolnjeni in kotni gib. V tem primeru zaradi univerzalnosti gravitacije in tenzorske narave gravitacijskega polja nujno nastane efektivni poljski Riemannov prostor. Enačbe gravitacijskega polja v RTG vsebujejo eksplicitno metrični tenzor Minkowskega in gravitacijsko polje postane masivno.
Masa gravitona je izjemno majhna, vendar je njena prisotnost pomembna, saj je zaradi prisotnosti masnih členov v RTG vedno mogoče nedvoumno ločiti vztrajnostne sile od gravitacijskih sil. Teorija nedvoumno pojasnjuje rezultate vseh gravitacijskih učinkov v Osončju. V RTG se je najbolj razkrila lastnost gravitacijskega polja: s svojim delovanjem ne le upočasnjuje čas, temveč tudi ustavi proces dilatacije časa in posledično proces stiskanja snovi. Pojavila se je tudi nova lastnost »samoomejitve polja«, ki igra pomembno vlogo v mehanizmu gravitacijskega kolapsa in evoluciji vesolja. Zlasti "črne luknje" so nemogoče: zvezda, ki se seseda, ne more iti pod njen gravitacijski polmer; Razvoj homogenega in izotropnega vesolja poteka ciklično od določene maksimalne gostote do minimuma, pri čemer gostota snovi vedno ostaja končna in stanje točkovnega velikega poka ni doseženo. Poleg tega je vesolje neskončno in "plosko", v njem pa je velika skrita masa "temne snovi". predvideni učinki: depolarizacija čerenkovskega sevanja blizu praga; spontana sevalna polarizacija elektronov v magnetnem polju; inducirana polarizacija fermionov v magnetnem polju; asimetrija kotne porazdelitve nevtrinov, ki nastanejo v magnetnem polju, in možnost samopospeševanja nevtronskih zvezd. Izdelana je bila aparatura za kvantno elektrodinamiko v močnem magnetnem polju, predvideni so številni učinki (fuzija in cepitev fotonov, modifikacija Coulombovega zakona itd.). Predlagana in implementirana je bila hipoteza o gravitacijskih šibkih interakcijah, ki kršijo pariteto naboja in prostora; predvidena je gravitacijska rotacija ravnine polarizacije elektromagnetnega sevanja.
Profesor O.A. Hrustalev Na podlagi splošnih principov teorije lokalnega polja so bili predvideni številni asimptotični odnosi med prerezi za interakcijo hadronov pri visokih energijah. Razvit je bil verjetnostni opis sipanja pri visokih energijah. Razvita je bila shema za opisovanje kvantnih polj na podlagi klasičnih, ki izpolnjuje zahtevane ohranitvene zakone. Ustvarjen je bil aparat za matriko pogojne gostote, ki dosledno opisuje obnašanje podsistemov v velikem sistemu.

Profesorji katedre

O profesorjih katedre

Lifšic Ilja Mihajlovič(13.1.1917, Harkov - 23.10.1982, Moskva, pokopan na pokopališču Troekurovsky). Teoretični fizik. Diplomiral na Fakulteti za fiziko in matematiko Univerze v Harkovu (1936).

Kandidat fizikalnih in matematičnih znanosti (1939). Doktor fizikalnih in matematičnih znanosti (1941). Profesor Oddelka za kvantno teorijo (1964-1977) in Oddelka za fiziko nizkih temperatur (1978-1982) Fizikalne fakultete Moskovske državne univerze. Leta 1964 je na povabilo rektorja Moskovske državne univerze I.G. Petrovsky je organiziral posebnost "Teorija trdne snovi" na Fakulteti za fiziko Moskovske državne univerze in jo vodil do leta 1982. Imel je tečaje predavanj: "Kvantna teorija trdne snovi", "Fizična kinetika", "Teorija polimernih verig" , “Kvantna teorija neurejenih sistemov” itd. Vodil je znanstveni seminar “Teorija trdne snovi”. Akademik Akademije znanosti ZSSR (1970). Akademik Akademije znanosti Ukrajinske SSR (1967). Predsednik znanstvenega sveta Akademije znanosti ZSSR za teorijo trdnih snovi (1961-1982). Častni sodelavec Trinity Collegea Univerze v Cambridgeu (1962). Tuji član Ameriške akademije znanosti (1982). Član uredniških odborov številnih znanstvenih revij: "Journal of Experimental and Theoretical Physics", "Solid State Physics", "Low Temperature Physics", "Journal of Low Temperature Physics", "Journal of Statistical Physics", "Journal za fiziko in kemijo trdnih snovi" .

Odlikovan z redom delovnega rdečega prapora (1975) in medaljami. Prejemnik priznanja poim. L.I. Mandelstama Akademije znanosti ZSSR (1952), nagrado F. Simona angleškega Kraljevega fizikalnega društva (1962). Dobitnik Leninove nagrade (1967).

Področje znanstvenih interesov: teorija realnih neidealnih kristalov; elektronska teorija kovin; kvantne tekočine in kvantni kristali; fizika polimerov in biopolimerov; teorija neurejenih sistemov. Ustvaril dinamično teorijo realnih kristalov, napovedal obstoj lokalnih in kvazilokalnih frekvenc. Eden od ustvarjalcev sodobne kvantne teorije trdnih snovi. Prišel je na idejo rekonstrukcije energijskega spektra trdnih teles iz eksperimentalnih podatkov na podlagi koncepta kvazidelcev – bozonov in fermionov. Pokazal je, da je obnova Bosejevih vej spektra možna ne le na tradicionalen način (z uporabo neelastičnega sipanja nevtronov), ampak tudi z uporabo temperaturne odvisnosti termodinamičnih karakteristik. Obnova Fermijevih vej spektra kovin je bila dosežena zahvaljujoč ustvarjanju njega in njegovih sodelavcev sodobne oblike elektronske teorije kovin. Razvil je geometrijski jezik, ki se pogosto uporablja v fiziki kovin. Konstruiral teorijo elektronskega spektra neurejenih sistemov. Pomembno je prispeval k teoriji faznih prehodov. Oblikoval osnovne koncepte kinetike faznih prehodov prve in druge vrste ter ustvaril teorijo nukleacije. Predvideni elektronsko-topološki prehodi 2,5. reda v kovinah. Avtor pionirskih del o statistični fiziki polimerov. Ustvaril teorijo prehodov tuljava-globula v polimernih in biopolimernih sistemih.

Tema kandidatove disertacije: "O teoriji trdnih raztopin." Tema doktorske disertacije: "Optično obnašanje neidealnih kristalov v infrardečem območju."

Usposobil je več kot 60 kandidatov in doktorjev znanosti. Objavil okoli 250 znanstvenih člankov.

Glavna dela:

“O anomalijah v elektronskih značilnostih kovin v območju visokih tlakov” (JETP, 1960, 38 (5), 1569-1576).
"O strukturi energijskega spektra in kvantnih stanjih neurejenih kondenziranih sistemov. (UFN, 1964, 83 (4), 617-663).
"Nekatera vprašanja statistične teorije biopolimerov" (JETP, 1968, 55 (6), 2408-2422).
"Izbrana dela. Fizika realnih kristalov in neurejenih sistemov" (Moskva: Nauka, 1987, 551 str.).
"Izbrana dela. Elektronska teorija kovin. Fizika polimerov in biopolimerov" (M .: Nauka, 1994, 442 str.).

Odsek za fiziko visokih energij in osnovnih delcev obstaja že več kot 40 let. Ustvaril ga je profesor Yu.V. Novozhilov pod neposrednim vodstvom akademika Vladimirja Aleksandroviča Focka, ustanovitelja Sanktpeterburško-leningrajske šole teoretične fizike. Ta šola je znana po vsem svetu po imenih, kot so A.A.Gamov, L.D.Gribov in drugi.

Človeka sta od nekdaj zanimali dve vprašanji: kateri so najmanjši delci, iz katerih je sestavljena vsa snov, tudi človek sam, in kako je zgrajeno Vesolje, katerega del je tudi on sam. Ko se je v svojem znanju gibal v teh dveh nasprotnih smereh, je človek na eni strani, ko se je premikal po stopnicah navzdol (molekula, atom, jedro, protoni, nevtroni, kvarki, gluoni), prišel do razumevanja procesov, ki se dogajajo na ultra majhnih razdaljah, in na drugi strani z roko, ko se je pomaknil po stopnicah (planet sončnega sistema galaksija), je prišel do razumevanja strukture vesolja kot celote.

Hkrati se je izkazalo, da vesolje ne more biti stabilno, in pridobljena so bila eksperimentalna dejstva, ki potrjujejo, da je imelo pred približno 10 milijardami let celotno vesolje, v času svojega nastanka kot posledica »velikega poka«, samo mikroskopsko dimenzije. Hkrati je za analizo procesa njegovega razvoja na tej zgodnji stopnji potrebno znanje o mikrosvetu, pridobljeno v poskusih na sodobnih pospeševalnikih delcev. Še več, večja kot je energija delcev, ki trčijo v pospeševalniku, manjše so razdalje, na katerih lahko proučujemo obnašanje snovi, in zgodnejši je trenutek, od katerega lahko sledimo razvoju vesolja. Tako se je združilo raziskovanje mikro- in makrokozmosa.

Še pred 50 leti je veljalo, da je vsa snov sestavljena iz atomov, ti pa iz treh osnovnih delcev: pozitivno nabitih protonov in električno nevtralnih nevtronov, ki tvorijo osrednje jedro, ter negativno nabitih elektronov, ki krožijo okoli jedra.

Zdaj je ugotovljeno, da so protoni in nevtroni zgrajeni iz še bolj "temeljnih" objektov - kvarkov. Šest vrst kvarkov, skupaj s šestimi leptoni (elektron, mion, tau in trije ustrezni nevtrini) in štirimi vmesnimi vektorskimi bozoni, služijo kot gradniki, iz katerih je zgrajena vsa snov v vesolju.

Fizika visokih energij in delcev proučuje lastnosti in obnašanje teh osnovnih sestavin snovi. Njihove lastnosti se kažejo v štirih znanih interakcijah: gravitacijski, šibki jedrski, elektromagnetni, močni jedrski. Po sodobnih konceptih sta šibka jedrska in elektromagnetna interakcija dve različni manifestaciji iste vrste interakcije, elektrošibke. Fiziki upajo, da bo ta interakcija v bližnji prihodnosti skupaj z močno jedrsko vključena v teorijo velikega združevanja in po možnosti skupaj z gravitacijsko interakcijo v enotno teorijo interakcije.

Za proučevanje temeljnih delcev in njihovih interakcij je treba zgraditi velikanske pospeševalnike (naprave, v katerih se osnovni delci pospešijo do hitrosti blizu svetlobne hitrosti in nato trčijo drug ob drugega). Zaradi svoje ogromne velikosti (več deset kilometrov) so pospeševalniki zgrajeni v podzemnih rovih. Najmočnejši pospeševalniki delujejo ali se gradijo v laboratorijih CERN (Ženeva, Švica), Fermilab (Chicago, ZDA), DESY (Hamburg, Nemčija), SLAC (Kalifornija, ZDA).

Trenutno v Evropskem centru za jedrske raziskave (CERN) v Ženevi v Švici poteka gradnja najmočnejšega pospeševalnika delcev LHC (Large Hadron Collider), ki poleg osnovnih delcev (protona) lahko pospešuje tudi atomska jedra. poln zamah. Pričakovati je, da bo ta pospeševalnik s trkom jeder svinca, pospešenih na ultravisoke energije, lahko pridobil novo agregatno stanje – kvark-gluonsko plazmo, v kateri bodo kvarki in gluoni – sestavni elementi trkajočih protonov in nevtronov. jedra – se bodo združila skupaj. Z vidika analize razvoja vesolja je bilo to stanje materije na stopnji, ki je obstajala približno 10 mikrosekund po velikem poku.

Za beleženje znakov nastajanja kvark-gluonske plazme med trkom svinčevih jeder se na pospeševalniku LHC gradi ogromna eksperimentalna naprava, na kateri je načrtovana izvedba posebnega eksperimenta - ALICE (A Large Ion Collision Experiment) . Odsek za fiziko visokih energij in osnovnih delcev sodeluje pri pripravi eksperimenta ALICE v CERN-u in razvoju fizikalnega raziskovalnega programa zanj.

Fizika visokih energij in osnovnih delcev ne daje človeku le priložnosti razumeti svet okoli sebe, ampak tudi prispeva k razvoju in uvajanju najsodobnejših tehnologij. Pri postavljanju in izvajanju eksperimentov v fiziki visokih energij je običajno vključenih na stotine znanstvenikov, inženirjev, specialistov s področja elektronike, znanosti o materialih in predvsem računalniške tehnologije. Zahtevana hitrost zbiranja in obdelave informacij med trki delcev pri visokih energijah presega vse možne meje. Skoraj vse sodobne računalniške tehnologije so se razvile predvsem zaradi potreb fizike visokih energij. Najpomembnejši razvoj na tem področju v zadnjih letih je bilo ustvarjanje svetovnega spleta, splošno sprejetega formata za predstavitev informacij na internetu, ki so ga v CERN-u izumili pred približno 10 leti, da bi zagotovil takojšen dostop do informacij za stotine znanstvenikov iz več deset laboratorijev v različnih državah, ki delujejo na področju fizike delcev. Prvi strežniki WWW v Sankt Peterburgu so bili lansirani na Fakulteti za fiziko Državne univerze v Sankt Peterburgu, na Raziskovalnem inštitutu za fiziko Državne univerze v Sankt Peterburgu in na Inštitutu za jedrsko fiziko v Sankt Peterburgu v Gatchini.

Z razvojem metod kvantne teorije polja, glavnega matematičnega aparata teorije osnovnih delcev, je postalo jasno, da jih je mogoče z velikim uspehom uporabiti na drugih področjih teoretične fizike. Posledično so se ob nenehnih raziskavah na področju sodobne teorije osnovnih delcev, ki je na odseku prioriteta, pojavile nove usmeritve. Razvijajo se nove matematične metode - teorija kvantne simetrije in nekomutativni prostori. Metode funkcionalne integracije, Feynmanovi diagrami in teorija renormalizacij se v zadnjem času aktivno uporabljajo v teoriji kritičnih pojavov (teorija faznih prehodov) in teoriji hidrodinamične turbulence.

Metode kvantne teorije polja so v zadnjih letih odkrile povsem nepričakovane aplikacije, ki so na prvi pogled precej oddaljene od teoretične fizike v njenem tradicionalnem pomenu. Pojavile so se in se hitro razvijajo (tudi na katedri) predvsem teorija samoorganizirajoče kritičnosti, ekonomska fizika in teorija nevronskih mrež, v katerih se najbolj univerzalni mehanizmi samoorganizacije kompleksnih sistemov zgledujejo po vzoru osnova elementarnih idej o naravi interakcije njihovih komponent. Izkušnje s preučevanjem tovrstnih modelov, nabrane na področju kvantne teorije polja in statistične fizike, ter uporaba računalniških eksperimentov, omogočajo pridobitev zanimivih kvantitativnih rezultatov v ekonomiji, nevrofiziologiji in biologiji.

Oddelek za fiziko visokih energij in osnovnih delcev letno diplomira do 10 specialistov v programu “Teorija interakcije osnovnih delcev in kvantna teorija polja”. Učno in znanstveno osebje oddelka sestavlja 14 doktorjev in 7 kandidatov znanosti (oddelek nima zaposlenih brez znanstvenih nazivov). Ustanovitelj oddelka Yu.V. Novozhilov in vodja oddelka M.A. Brown imata častne nazive zasluženega znanstvenika, več zaposlenih je v različnih letih prejelo univerzitetne nagrade, pa tudi naziv Sorosovega profesorja.

Vsi člani katedre so tesno povezani s tujimi kolegi z univerz v Nemčiji, Franciji, Italiji, Španiji, Švici, ZDA itd. in redno odhajajo na službena potovanja zaradi skupnih raziskav. Dela zaposlenih na oddelku imajo prednost in so aktivno citirana v svetovni znanstveni periodiki. Skoraj vsi zaposleni na oddelku delajo s podporo štipendij Ruske fundacije za temeljne raziskave, nekateri zaposleni imajo sredstva tujih ustanov INTAS, NATO, DAAD, CRDF, INFN itd.

Diplomanti oddelka dobijo široko izobrazbo s področja teoretične in matematične fizike, ki ustreza najvišjim svetovnim standardom. Nekateri študenti prejmejo poleg magisterija na Sanktpeterburški državni univerzi tudi diplome tujih visokošolskih znanstvenih ustanov (na primer Ecole Politechnique). Po končanem študiju imajo diplomanti veliko možnosti za nadaljevanje izobraževanja in znanstvene dejavnosti tako v Rusiji kot v tujini. Vsaj polovica diplomantov praviloma ostane v podiplomski šoli na oddelku, nekateri diplomanti so sprejeti v inštitute Ruske akademije znanosti (Inštitut za jedrsko fiziko v Sankt Peterburgu, podružnica Inštituta za matematiko v Sankt Peterburgu) , nekateri diplomanti pa so sprejeti na podiplomski študij na tujih univerzah.

Odsek za fiziko visokih energij je bil ustanovljen leta 1970 na pobudo direktorja NSINP MSU, akademika S.N. Vernova. Od ustanovitve do danes oddelek stalno vodi akademik Anatolij Aleksejevič Logunov. Oddelek je bil ustanovljen kot učna baza za usposabljanje visoko usposobljenih strokovnjakov za Inštitut za fiziko visokih energij (IHEP) v Protvinu in druge podobne znanstvene ustanove. Po drugi strani je IHEP postal glavna znanstvena baza oddelka. Oddelek je bil najtesneje povezan z IHEP: študenti 5.-6. letnika so večino študija preživeli v Protvinu, kjer so delali v laboratorijih, obiskovali specialke in opravljali diplomske naloge.

Študijsko delo

Oddelek vodi izvirne delavnice: »Računalniško računalništvo v teoretični fiziki«, »Jezik analitičnega računalništva REDUCE«, delavnica pri predmetu »Numerične metode v teoretični fiziki« (vodja delavnice, raziskovalec V.A. Ilyina).

Znanstveno delo

Oddelek izvaja znanstvene raziskave na naslednjih glavnih področjih:

Relativistična teorija gravitacije (mentor - akademik A.A. Logunov).
Iskanje in študij novih nelinearnih in kvantnih učinkov v gravitaciji, kozmologiji, fiziki delcev in stanju vakuuma (vodja - akademik A.A. Logunov).
Problemi kvantne teorije polja (mentor - akademik D.V. Shirkov).
Učinki nelinearne elektrodinamike vakuuma in njihove manifestacije v laboratorijskih in astrofizikalnih pogojih (mentor - prof. V.I. Denisov).
Študija gravitacijskih učinkov (vodja - prof. Yu.M. Loskutov).
Nelinearni učinki v kvantni teoriji polja, kvantni računalniki, kvantna kriptografija (mentor - prof. O.A. Hrustalev).
Problemi kvantnomehanske teorije meritev (mentor - prof. D.A. Slavnov).
Kiralni kvark-mezonski modeli nizkoenergijskih barionskih stanj (mentor - prof. K.A. Svešnikov).
Teorija baroelektričnih in baromagnetnih pojavov (mentor - prof. V.I. Grigoriev).

Osebje oddelka je doseglo pomembne znanstvene rezultate:

Akademik A.A. Logunov je bistveno prispeval k razvoju kvantne teorije polja, utemeljitvi in uporabi disperzijskih razmerij ter ustvarjanju metode renormalizacijske skupine, ki je našla uporabo pri reševanju širokega spektra problemov. Postavil je stroge asimptotične izreke za obnašanje značilnosti močne interakcije pri visokih energijah. Predlagal je nov pristop k proučevanju mnogoterih procesov, ki se je izkazal za najbolj ustreznega sestavni zgradbi delcev in je omogočil odkritje na pospeševalniku Inštituta za fiziko visokih energij nove, najpomembnejše zakonitosti mikrosveta. - nespremenljivost lestvice.
Razvijal je ideje Poincaréja, Minkowskega, Einsteina in Hilberta, akademik A.A. Logunov je ustvaril dosledno relativistično teorijo gravitacije (RTG), ki je v popolnem soglasju z vsemi eksperimentalnimi dejstvi odpravila temeljne težave splošne teorije relativnosti. V RTG je enotni prostor-časovni kontinuum za vsa polja, vključno z gravitacijskim, psevdoevklidski prostor Minkowskega, vir gravitacijskega polja pa je ohranjen tenzor energije in gibalne količine snovi, vključno s samim gravitacijskim poljem. Ta pristop nam omogoča, da nedvoumno zgradimo teorijo gravitacije kot merilno teorijo, v kateri ima gravitacijsko polje vrtenja 2 in 0 in je fizično polje v duhu Faraday-Maxwella, zato je možna lokalizacija gravitacijske energije, koncept inercialnega koordinatnega sistema je ohranjen, zakoni o ohranitvi energije in gibalne količine pa so strogo izpolnjeni in kotni gib. V tem primeru zaradi univerzalnosti gravitacije in tenzorske narave gravitacijskega polja nujno nastane efektivni poljski Riemannov prostor. Enačbe gravitacijskega polja v RTG vsebujejo eksplicitno metrični tenzor Minkowskega in gravitacijsko polje postane masivno. Masa gravitona je izjemno majhna, vendar je njena prisotnost pomembna, saj je zaradi prisotnosti masnih členov v RTG vedno mogoče nedvoumno ločiti vztrajnostne sile od gravitacijskih sil. Teorija nedvoumno pojasnjuje rezultate vseh gravitacijskih učinkov v Osončju. V RTG se je najbolj razkrila lastnost gravitacijskega polja: s svojim delovanjem ne le upočasnjuje čas, temveč tudi ustavi proces dilatacije časa in posledično proces stiskanja snovi. Pojavila se je tudi nova lastnost »samoomejitve polja«, ki igra pomembno vlogo v mehanizmu gravitacijskega kolapsa in evoluciji vesolja. Zlasti "črne luknje" so nemogoče: zvezda, ki se seseda, ne more iti pod njen gravitacijski polmer; Razvoj homogenega in izotropnega vesolja poteka ciklično od določene maksimalne gostote do minimuma, pri čemer gostota snovi vedno ostaja končna in stanje točkovnega velikega poka ni doseženo. Poleg tega je vesolje neskončno in "plosko", v njem pa je velika skrita masa "temne snovi".
Profesor Yu.M. Loskutov je napovedal naslednje učinke: depolarizacija čerenkovskega sevanja blizu praga; spontana sevalna polarizacija elektronov v magnetnem polju; inducirana polarizacija fermionov v magnetnem polju; asimetrija kotne porazdelitve nevtrinov, ki nastanejo v magnetnem polju, in možnost samopospeševanja nevtronskih zvezd. Izdelana je bila aparatura za kvantno elektrodinamiko v močnem magnetnem polju, predvideni so številni učinki (fuzija in cepitev fotonov, modifikacija Coulombovega zakona itd.). Predlagana in implementirana je bila hipoteza o gravitacijskih šibkih interakcijah, ki kršijo pariteto naboja in prostora; predvidena je gravitacijska rotacija ravnine polarizacije elektromagnetnega sevanja.
Profesor O.A. Hrustalev je na podlagi splošnih principov teorije lokalnega polja napovedal številne asimptotične odnose med prerezi za interakcijo hadronov pri visokih energijah. Razvit je bil verjetnostni opis sipanja pri visokih energijah. Razvita je bila shema za opisovanje kvantnih polj na podlagi klasičnih, ki izpolnjuje zahtevane ohranitvene zakone. Ustvarjen je bil aparat za matriko pogojne gostote, ki dosledno opisuje obnašanje podsistemov v velikem sistemu.

Odsek aktivno sodeluje pri organizaciji in izvedbi letnih mednarodnih seminarjev o problemih kvantne teorije polja in teorije gravitacije na IHEP - Protvino. Zaposleni, podiplomski študenti in študenti oddelka, skupaj z glavnim osebjem Inštituta za teoretične probleme mikrosveta poimenovanega po. N.N. Moskovska državna univerza Bogolyubov je osnova vodilne znanstvene šole Ruske federacije "Razvoj teoretičnih metod polja v fiziki delcev, gravitaciji in kozmologiji", katere znanstveni vodja je akademik A.A. Logunov.

Oddelek za atomsko jedrsko fiziko in kvantno kolizijsko teorijo usposablja specialiste (tako eksperimentalce kot teoretike) za delo na naslednjih glavnih področjih: fizika visokih energij in osnovnih delcev, fizika atomskega jedra in jedrske reakcije, fizika nanostruktur, aplikativna jedrska fizike in nuklearne medicine. Študenti dodiplomskega študija, podiplomski študenti in diplomanti oddelka se ukvarjajo z večjimi znanstvenimi poskusi. Na primer, v vseh sodelovanjih pri velikem trkalniku Alron v CERN (ATLAS, CMS, LHCb, ALICE), pri napravah D0 in RHIC (ZDA), pri projektu NICA (JINR, Rusija), pri ELISe, A2, ZEUS in FAIR eksperimenti (Nemčija), v eksperimentu GRAAL (Francija), v nacionalnem raziskovalnem centru INFN (Italija), na univerzi Stanford (ZDA), na LAN (Los Alamos, ZDA), v nemških raziskovalnih centrih DESY in GSI, v raziskovalnih skupinah, povezanih z ustvarjanjem pospeševalnikov naslednje generacije ILC in CLIC.

Študenti in podiplomski študenti oddelka imajo edinstvene priložnosti za sodelovanje v različnih mednarodnih in ruskih znanstvenih šolah, seminarjih, konferencah, kot so poletne šole za študente in mlade znanstvenike CERN, Fermilab, DESY, GSI, mednarodne delavnice QFTHEP, seminarji za mlade talente, ki se izvajajo. "Dinastija" in številni drugi znanstveni dogodki.

Oddelek za jedrsko fiziko in kvantno teorijo trkov sega v zgodovino prvega jedrskega oddelka na Moskovski državni univerzi in enega prvih na svetu – Oddelka za atomsko jedro in radioaktivnost, ki je začel delovati leta 1940 pod vodstvom akademika dr. D.V. Skobeltsyn. Oddelek je neposredni naslednik Oddelka za jedrsko spektroskopijo (vodja L.V. Groshev) in Oddelka za teoretično jedrsko fiziko (vodja D.I. Blokhintsev). Od leta 1971 do 1991 je bil vodja Oddelka za eksperimentalno jedrsko fiziko, po letu 1979 pa Oddelek za atomsko jedrsko fiziko profesor A.F. Tulinov je izjemen eksperimentalni fizik, eden od avtorjev odkritja senčnega učinka, ustanovitelj številnih novih smeri na področju preučevanja lastnosti kristalnih teles z žarki nabitih delcev. Od leta 1991 do 2007 je bil predstojnik oddelka profesor V.V. Balašov je znan teoretični fizik na področju teorije atomskega jedra in jedrskih reakcij, kvantne teorije srednje- in visokoenergijskega sipanja ter izjemen učitelj. Leta 1998 je oddelek dobil novo ime: Oddelek za atomsko jedrsko fiziko in kvantno teorijo trkov. Od leta 2009 je predstojnik oddelka namestnik direktorja NSINP MSU, vodja oddelka za teoretično fiziko visokih energij, profesor V.I. Savrin, ki je veliko prispeval k relativistični teoriji gostotne matrike in teoriji vezana stanja.

Trenutno na oddelku poučujejo zaposleni v vodilnih ruskih znanstvenih centrih: SINP MSU (Moskva), IHEP (Protvino), INR RAS (Moskva), JINR (Dubna). Med njimi so akademik Ruske akademije znanosti, dopisni član Ruske akademije znanosti, profesorji, doktorji in kandidati fizike in matematike. Sci. Visok odstotek aktivno delujočih znanstvenikov je ena od posebnosti oddelka, njegova vizitka. Kurikulum oddelka vključuje naslednje predmete (seznam se lahko v nekaj letih nekoliko spremeni):

Interakcija delcev in sevanja s snovjo (izredni profesor Kuzakov K.A.)
Eksperimentalne metode jedrske fizike (profesor S.Yu. Platonov)
Kvantna teorija trka (izredni profesor Kuzakov K.A.)
Kinematika elementarnih procesov (izredni profesor Strokovsky E.A.)
Detektorji delcev visoke energije (akademik S.P. Denisov)
Eksperimentalne metode v fiziki visokih energij (dopisni član Obraztsov V.F.)
Teorija skupin v fiziki delcev in jedrski fiziki (izredni profesor Volobuev I.P.)
Fizika atomskega jedra (struktura jedra) (prof. Eremenko D.O.)
Kvantna elektrodinamika (izredni profesor Nikitin N.V.)
Uvod v fiziko osnovnih delcev (prof. B.A. Arbuzov)
Fizika elektromagnetnih interakcij (prof. V.G. Nedorezov)
Izbrana vprašanja kvantne kromodinamike (QCD) (izredni profesor Snigirev A.M.)
Standardni model in njegove razširitve (profesor E.E. Boos)
Jedrske reakcije (prof. D.O. Eremenko)
Jedrska fizika težkih ionov (prof. D.O. Eremenko)
Spektroskopija hadronov (kandidat fizikalnih in matematičnih znanosti Obukhovsky I.T.)
Elektronika v fiziki visokih energij (prof. S.G. Basiladze)
Izbrana poglavja iz teorije sipanja (prof. L.D. Blokhintsev)
Fizika delcev pri trkalnikih (izredni profesor Dubinin M.N.)
Fizika cepitve atomskih jeder (profesor Platonov S.Yu.)
Matrika gostote (izredni profesor Nikitin N.V.)
Fizika trkov relativističnih jeder (prof. V.L. Korotkikh)

Stališče katedre je, da imata študent in njegov mentor možnost izbrati tiste specialne predmete, ki najbolj ustrezajo njihovim znanstvenim interesom. Zato število posebnih predmetov, ki jih ponujajo študenti na oddelku, presega obvezno število obravnavanih disciplin, ki jih določa uradni učni načrt.

Sodelavci odseka vodijo in podpirajo posebno jedrsko delavnico Odseka za jedrsko fiziko (NPD). Trenutno ta delavnica vključuje 9 laboratorijskih del, namenjenih seznanjanju študentov z osnovami sodobnih eksperimentalnih tehnik jedrske fizike. Cilji delavnice so tesno povezani tako s predavanji splošne jedrske fizike kot s sistemom specialnih predmetov, ki so oblikovani na večini kateder Oddelka za jedrsko fiziko.

Teoretična delavnica, ki jo je razvil profesor V.V. Balashov sredi šestdesetih let prejšnjega stoletja, je edinstvena. Študenti na delavnici pridobijo računalniške veščine, potrebne pri vsakodnevnem delu teoretičnega fizika. Trenutno to delavnico podpirajo, razvijajo in izboljšujejo osebje oddelka in številni študenti V.V.

Glavne znanstvene usmeritve oddelka so navedene spodaj. Če se vam katera smer zdi zanimiva, se lahko vedno obrnete na vodjo te smeri s pomočjo kontaktnih podatkov, ki so na voljo na spletnem mestu, in izveste vse podrobnosti, ki vas zanimajo. Sodelavci in učitelji oddelka vedno z veseljem odgovorijo na vaša vprašanja.

I. Eksperimenti v fiziki visokih energij

1. Raziskovanje lastnosti t-kvarka in fizike onkraj standardnega modela pri trkih osnovnih delcev in jeder na sodobnih visokoenergijskih pospeševalnikih.

Eksperimenti se izvajajo v laboratorijih CERN (Švica), DESY (Nemčija), FNAL (ZDA), Institute of High Energy Physics (Protvino, Rusija), JINR (Dubna, Rusija).

Vodja: profesor Boos Eduard Ernstovich, vodja. Oddelek DZZV MSU, e-pošta:

2. Razvoj novih metod za detekcijo delcev in merjenje njihovih karakteristik.

Eksperimenti se izvajajo v laboratorijih CERN (Švica), FNAL (ZDA) in Inštituta za fiziko visokih energij (Protvino, Rusija).

Vodja: akademik Ruske akademije znanosti, profesor Sergej Petrovič Denisov, vodja. Laboratorij IHEP (Protvino), e-pošta: [e-pošta zaščitena]

3. Študij izjemno redkih razpadov čudovitih delcev in fizike onkraj standardnega modela na LHCb namestitvi velikega hadronskega trkalnika.

Poskus se izvaja v CERN-u (Švica).

[e-pošta zaščitena]

4. Jedro-jedrne interakcije pri relativističnih energijah

Raziskave na trkalnikih RHIC (ZDA) in LHC (CERN).

Vodja: profesor Vladimir Leonidovič Korotkih, e-pošta:

5. Študij elektromagnetnih interakcij hadronov in jeder

Delo poteka v INR RAN skupaj z vodilnimi evropskimi centri za študij elektromagnetnih interakcij jeder (GRAAL kolaboracija, Grenoble (Francija), ELISe, Darmstadt, A2, Mainz, Nemčija).

Vodja: profesor Vladimir Georgijevič Nedorezov, vodja. Laboratorij INR RAS, e-pošta: [e-pošta zaščitena]

6. Preučevanje vloge čudnih kvarkov v strukturi nukleonov in jeder

Poskus izvajamo na magnetnem spektrometru NIS-GIBS (JINR, Dubna).

Vodja: doktor fizikalnih in matematičnih znanosti Strokovsky Evgeniy Afanasyevich, vodja. Oddelek LHE JINR (Dubna, e-naslov: [e-pošta zaščitena]

7. Iskanje nove fizike v razpadih kaona

Eksperimenti se izvajajo na različnih napravah, ki delujejo na pospeševalniku U-70 (Inštitut za fiziko visokih energij, Protvino).

Vodja: dopisni član. RAS, profesor Vladimir Fedorovich Obraztsov, Ch. znanstveni sodelavci IHEP (Protvino), e-naslov: [e-pošta zaščitena]

II. Eksperimenti na področju jedrske strukture in jedrskih reakcij

8. Jedrske reakcije s težkimi ioni, cepitvena fizika

Mentorji: profesor Oleg Arkadijevič Juminov, predstojnik fizike in matematike. Znanosti Platonov Sergej Jurijevič, profesor oddelka in vodja. znanstveni sodelavci DZZP, e-naslov:

9. Študij enodelčnih značilnosti jeder in sipanja nabitih delcev nizkih in srednjih energij na atomskih jedrih

Vodja: dr. fizika in matematika Znanosti Bespalova Olga Viktorovna, viš. znanstveni sodelavci DZZV MSU, 19. stavba. ZZVP MSU, e-naslov:

10. Študije mehanizmov jedrskih reakcij in strukture lahkih jeder z metodo kotne korelacije žarkov gama in nabitih reakcijskih produktov

Nadzorniki: prof. Zelenskaya Natalya Semenovna, Ch. znanstveni sodelavci NZVP MSU, e-naslov: zelenskaya@anna19.. laboratorij NZVP MSU, e-naslov:

III. Teoretične raziskave

1. Kvazipotencialna metoda v relativistični teoriji vezanih stanj

Vodja: profesor Savrin Viktor Ivanovič, vodja. oddelka in vodja Oddelek DZZV MSU, e-pošta:

2. Neperturbativni učinki v merilnih teorijah standardnega modela

Vodja: profesor Arbuzov Boris Andreevich, vodilni. znanstveni sodelavci ZZVP MSU, e-naslov:

3. Teorije interakcij osnovnih delcev v prostoru-času z dodatnimi dimenzijami

Vodja: doktor fizikalnih in matematičnih znanosti Volobuev Igor Pavlovič, voditelj znanstveni sodelavci ZZVP MSU, e-naslov:

4. Fizika pri trkalnikih in merilni modeli kvantne teorije polja

Vodja: doktor fizikalnih in matematičnih znanosti Dubinin Mihail Nikolajevič, vodja. znanstveni sodelavci ZZVP MSU, e-naslov:

5. Težki procesi v kvantni kromodinamiki in diagnostika kvark-gluonske snovi

Vodja: doktor fizikalnih in matematičnih znanosti Snigirev Aleksander Mihajlovič, vodilni znanstveni sodelavci ZZVP MSU, e-naslov:

6. Redki razpadi očarljivih in začaranih delcev v standardnem modelu in njegovih razširitvah. Korelacije v relativističnih sistemih.

Mentor: dr. Nikitin Nikolaj Viktorovič, izredni profesor oddelka e-pošta: [e-pošta zaščitena]

7. Nastajanje eksotičnih hadronov (dibarionov in lahkih skalarnih mezonov) v jedrskih trkih in struktura lahkih jeder

Vodja: profesor Kukulin Vladimir Iosifovich, vodja. Laboratorij ZZNP MSU, e-pošta:

8. Kvantna teorija večtelesnih sistemov

Vodja: profesor Blokhintsev Leonid Dmitrievich, Ch. znanstveni sodelavci ZZVP MSU, e-naslov:

9. Interakcija in razpad kompleksnih jeder

Vodja: doktor fizikalnih in matematičnih znanosti Eremenko Dmitry Olegovich, profesor oddelka in vodja. znanstveni sodelavci ZZVP MSU, e-naslov:

10. Kvantna teorija trkov hitrih delcev z večelektronskimi sistemi

Nadzorniki: izredni profesor Popov Jurij Vladimirovič, vodja. laboratorij NZVJP MSU, e-naslov: [email protected]; Izredni profesor Kuzakov Konstantin Aleksejevič, izredni profesor oddelka za umetnost. znanstveni sodelavci DZZV, e-naslov:

IV. Raziskave na sorodnih področjih

1. Interakcija hitrih nabitih delcev s snovjo

Vodja: profesor Čečenin Nikolaj Gavrilovič, vodja. Oddelek NZVJP MSU, e-pošta:

2. Uporaba eksperimentalnih metod jedrske fizike za raziskave na področju fizike trdne snovi, znanosti o materialih in nanotehnologije

Nadzorniki: profesor Borisov Anatolij Mihajlovič, V. n. z. ZZVP MSU, e-naslov: [e-pošta zaščitena]; dr. Tkačenko Nikita Vladimirovič, mladi raziskovalec DZZV MSU, tel. 939-49-07, e-naslov:

3. Eksperimentalne študije nanostruktur, magnetnih materialov in tankih površinskih plasti z uporabo pretvorne Mössbauerjeve spektroskopije

4. Superprevodni tunelski detektorji

5. Razvoj in eksperimentalne študije novih kriogenih detektorjev jedrskega sevanja

Vodja: doktor fizikalnih in matematičnih znanosti Andrianov Viktor Aleksandrovič, vodilni znanstveni sodelavci ZZVP MSU, e-naslov:

6. Nuklearna medicina in biologija

Voditelji: profesor Yuminov Oleg Arkadievich, voditelj. znanstveni sodelavci NZVP MSU, tel..f.-matemat. Platonov Sergej Jurijevič, profesor oddelka in vodja. znanstveni sodelavci NZVP MSU, tel..f.-matemat. Eremenko Dmitry Olegovich, profesor oddelka in vodja. Oddelek NZVJP MSU, tel. 939-24-65, e-naslov:

7. Študija vpliva simuliranih dejavnikov globokega vesolja na človeško telo