RAN Programm Physics of elementary particles and fundamental Nuclear Physics 2006

Паспорт Проекта Программы ОФН РАН “Физика элементарных частиц и фундаментальная ядерная физика”
Программа ОФН РАН

“Физика элементарных частиц и
фундаментальная ядерная физика”



1. Название Проекта.
Теория струн, конформная теория поля и теория гравитации.


2. Руководители Проекта.
Член-корр. РАН А.А. Старобинский и проф. А. А. Белавин.

3. Участники Проекта (институты, организации, подразделения), количество научных сотрудников, число молодых сотрудников до 35 лет.
Институт теоретической физики им. Л. Д. Ландау РАН.
Количество научных сотрудников: 16.
Количество молодых сотрудников (до 35 лет): 3.
Руководители проекта:член-корр. РАН А. А. Старобинский и проф. А. А. Белавин.

5. Основные результаты работы по Проекту в 2008 году.

Тема I.

Исследование различных конформных теорий поля и более общих интегрируемых массивных теорий поля как математического аппарата для вычисления корреляционных функций в теории струн.

1. Рассмотрена 2D Супер Гравитация Лиувилля. Найден вид физических наблюдаемых. Получено точное выражение для 4-точеного коррелятора (А.А. Белавин)[1]. Результаты для 4-точечного коррелятора в Минимальной Гравитации Лиувилля проверены и сравнены с вычислениями в одно-матричных Моделях, и обнаруживаем полное согласие. Построено резонансное преобразование, связывающее константы связи Гравитации Лиувилля и константы связи в Матричных Моделях (А.А. Белавин) [2].
2. Рассмотрена свободно-полевая конструкция граничных состояний в различных рациональных моделях конформной теории поля и моделях Гепнера компактификации суперструн (С.Е. Пархоменко) [3].
3. Получено явное интегральное представление для корреляционных функций в теории Лиувилля, содержащих три произвольных поля и любое количество вырожденных полей. Результаты работы применены для вычисления многоточечных корреляционных функций в двумерной минимальной квантовой гравитации (А.В. Литвинов)[4]. Определен класс полей, для которых четырехточечные функции в двумерной конформной теории Тода, ассоциированной с алгеброй Ли sl(n) могут быть вычислены точно или представлены конечномерными интегралами. Показано, что в рамках квазиклассичесского и ``mini-superspase'' приближений трехточечные функции могут быть выражены через конечномерные интегралы (А.В. Литвинов) [5].
4. Использован алгебраический метод, основанный на свойствах вершинных операторов в инегрируемых решеточных статистических теориях, для точного вычисления одноточечных функций физически интересных полей в непрерывном пределе решеточных $Z_N$ моделей Изинга. (Я.П. Пугай) [6].
5. Предложена формулировка квантовой теории поля, основанная на обобщенных аксиомах Сигала. Обсуждены вопросы деформации теории поля с помощью нелокальных наблюдаемых и о перенормировках в конфигурационном пространстве. Эта конструкция применена также для топологических теорий в размерностях 1 и 2 (И.В. Полюбин) [7].
6. В рамках свободнополевого представления рассмотрены граничные формфакторы в модели Смирнова--Фатеева на полупрямой с диагональными граничными $S$-матрицами (М.Ю. Лашкевич) [8].
7. Изучены математические аспекты о структуре пространства состояний конформных теорий поля и связанных моделей: Вычислено кольцо когомологий некоторых инстантонных многообразий (пространств Ламона) в терминах теории представлений алгебры gl(n) (Б.Л. Фейгин) [9]. Выписаны фермионные формулы для характеров представлений логарифмической (1,p) конформной теории, индуцированных с широкого класса подалгебр. Найдены q-характеры тензорных произведений неприводимых представлений малой квантовой группы sl(2) в корне из единицы (Б.Л. Фейгин) [10]. Метод квантового сдвига аргумента применяется к исследованию структуры модулей над аффинной алгеброй (Б.Л. Фейгин) [11]. Показано, что неприводимое конечномерное представление полупростой алгебры имеет ``коммутативную модель'' - фактор максимальной коммутативной подалгебры в универсальной обертывающей (Б.Л. Фейгин) [12].
8. Впервые проведен вывод формализма интеграла по путям на световом конусе для индуцированного излучения глюонов непосредственно из фейнмановских диаграмм. Установлено соответствие между подходом интеграла по путям на световом конусе с вычислением эффектов перерассеяния партонов в ядрах в методе высших твистов в теории возмущений КХД в импульсном представлении с использованием коллинеарного разложения. Показано, что коллинеарное разложение приводит к нулевому спектру глюонов для безмассовых партонов. Продемонстрировано, что отличный от нуля спектр полученный в работах X.N. Wang и соавторов в методе высших твистов связан с незаконным пренебрежением ряда членов в коллинеарном разложении (Б.Г. Захаров) [13, 14, 15]. Развит квазиклассический метод для расчета синхротронного излучения глюонов в кварк-глюонной плазме при наличии магнитных и электрических цветных полей. Проведен расчет энергетических потерь кварков и глюонов за счет синхротронного излучения глюонов. (Б.Г. Захаров) [16].
9. Выполнены расчеты ядерного фактора модификации поперечных спектров адронов в соударениях ядер для энергий адронных коллайдеров RHIC и LHC. Разработанный комплекс программ позволяет проводить наиболее аккуратный томографический анализ кварк-глюонной плазмы рождающейся в соударениях тяжелых ядер. Результаты анализа данных RHIC дают указание на то, что плазма в условиях RHIC может рождаться в состоянии близком к химическому равновесию. Исследовано влияние поглощение тепловых глюонов быстрыми партонами на ядерный коэффицент модификации (Б.Г. Захаров) [17].

Тема II

Изучение дуальной эквивалентности между конформными теориями поля и теорией гравитации. Разработка струнных моделей теории квантовой гравитации и исследование их наблюдательных астрофизических и космологических последствий.

1. Показано, что учет однопетлевых квантовых поправок к потенциалу хигговского бозона в Стандартной модели, или в модели Великого объединения, фальсифицирует ранее предложенную гипотезу о том, что хиггсовский бозон с принятым в настоящее время интервалом значений его массы покоя мог бы играть роль инфлатона в ранней Вселенной при наличии большой неминимальной связи его с гравитацией. Однако если бы масса хиггсовского бозона могла быть поднята до 230 Гэв, то в рамках Стандарной модели было бы возможно реализовать инфляционный сценарий (А. Ю. Каменщик, А. А. Старобинский) [18].
2. Для ранее рассчитанного спектра первичных скалярных возмущений, генерированных из вакуумных квантовых флуктуаций на инфляционной стадии в ранней Вселенной в случае, когда потенциал инфлатона имеет конечный скачок второй производной (это может возникать при быстром фазовом переходе второго рода в другом поле, слабо взаимодействующим с инфлатоном, в ходе инфляционной стадии), показано, что такой спектр лучше описывает пятилетние данные эксперимента WMAP, чем спектр без особенностей (А. А. Старобинский) [19].
3. Исследована космологическая эволюция для недавно предложенной модели квантовых начальных условий для Вселенной, где эффективные уравнения включают вклад конформной аномалии квантовых полей. Показано, что энергия Казимира в этой модели полностью экранируется. Эволюция обладает новой стадией ускоренного расширения, которая завершается сингулярностью большого рывка (А. Ю. Каменщик) [20,21].
4. Доказано, что стохастический и стандартный теоретико-полевой подходы приводят к одинаковым результатам при расчете генерации флуктуаций массивного скалярного поля с малой массой в ходе инфляционной стадии в ранней Вселенной в ведущем порядке теории возмущений. Если это поле само является инфлатонным, то в стохастическом подходе в уравнении Фоккера-Планка в качестве временной переменной нужно использовать логарифм масштабного фактора (А. А. Старобинский) [22].
5. Исследованы инфракрасные расходимости, возникающие в космологической теории инфляционных возмущений. Методом стохастической инфляции показано, что они естественным образом обрезаются на масштабе вечной инфляциии. Таким образом теория предсказывает конечные величины флуктуаций инфлатона и петлевых поправок к ним (Д. И. Подольский) [23].
6. Показано, что беспорядок на ландшафте вакуумов теории струн может существенно влиять на динамику вечной инфляции, приводя к возможности того, что одни вакуумы оказываются более динамически предпочтительными, чем другие. Используя методы динамической ренормализационной группы, определено асимптотическое поведение вероятности измерить заданное значение космологической постоянной (Д. И. Подольский)[24, 25]. 7. Исследованы условия сокращения однопетлевых вкладов в вакуумную энергию от полей Стандартной модели. Доказано, что такое сокращение невозможно только за счет введения дополнительных бозонных полей. Необходимо добавить по крайней мере одно фермионное поле с массой, удовлетворяющей определенным условиям (А. Ю. Каменщик) [26].

5. Публикации:

- реферируемые журналы (включая работы, принятые к печати)
- доклады на конференциях и школах
- защита диссертаций
- подготовка дипломных (бакалаврских, магистерских) работ
- публикации в средствах массовой информации и др.

Публикации в реферируемых журналах (включая работы, принятые к печати)

[1] A. Belavin, V. Belavin, Four-point function in Super Liouville Gravity, arXiv:0810.1023v1 [hep-th] 6 Oct 2008
[2] A. Belavin, A. Zamolodvhikov, On Correlation Numbers in 2D Minimal Gravity and Matrix Models, arXiv:0811.0450v1[hep-th] 4 Nov 2008
[3] Sergei E. Parkhomenko, Free Field Construction of D-branes in Rational Models of CFT and Gepner models , SIGMA 4, (2008), 025, 14 pages.
[4] V. Fateev and Al. Litvinov, Multipoint correlation functions in Liouville *eld theory and minimal Liouville gravity. Theor. Math. Phys. 154 (2008) 457-472.
[5] V. Fateev and Al. Litvinov, Correlation functions in conformal Toda *eld theory. II Preprint arXiv:0810.3020 [hep-th].
[6] V. Fateev and Y. Pugai, Expectation values of scaling *felds in ZN Ising models. Theor. Math. Phys. 154(3) (2008) 473-494.
[7] A. Losev, I.Polyubin, On Segal type definition of Quantum *Field Theory, направлено в ТМФ.
[8] M. Lashkevich, *Boundary form factors in the Smirnov*Fateev model with a diagonal boundary S matrix, arXiv:0801.0935 [hep-th].
[9] B. Feigin, M.Finkelberg, I. Frenkel, L. Rybnikov, Gelfand-Tsetlin algebras and cohomology ring of Laumon spaces. arXiv: 0806.0072
[10] B.Feigin I.Tipunin, Characters of coinvariants in (1,p) logarithmic models. arXiv:0805.4096
[11] B. Feigin, E .Frenkel, L. Rybnikov, On the endomorphisms of Weyl modules over affine Kac-moody algebras at the critical level. arXiv:0802.3872
[12] B. Feigin, E. Frenkel, L. Rybnikov, Opers with irregular singularity and spectra of shift of arguments subalgebra. arXiv:0712.1183
[13] P. Aurenche, B.G. Zakharov, and H. Zaraket, Failure of the collinear expansion in calculation of the induced gluon emission, JETP Lett. 87, 605-610 (2008); arXiv:0804.4282 [hep-ph].
[14] B.G. Zakharov, Parton Energy Loss in Collinear Expansion, Contributed to 43rd Rencontres de Moriond on QCD and Hadronic Interactions, La Thuile, Italy, 8-15 Mar 2008; arXiv:0805.1649 [hep-ph].
[15] P. Aurenche, B.G. Zakharov, and H. Zaraket, Comment on 'Success of collinear expansion in the calculation of induced gluon emission', arXiv:0806.0160 [hep-ph].
[16] B.G. Zakharov, Parton energy loss due to synchrotron-like gluon emission, arXiv:0809.0599 [hep-ph].
[17] B.G. Zakharov, Jet quenching with running coupling including radiative and collisional energy losses, arXiv:0811.0445 [hep-ph].
[18] A. O. Barvinsky, A. Yu. Kamenshchik, A. A. Starobinsky, "Inflaton scenario via the Standard model Higgs boson and LHC", J. Cosm. Astroph. Phys., v. 0811, 021 (2008); arXiv:0809.2104 [hep-ph].
[19] M. Joy, A. Shafieloo, V. Sahni, A. A. Starobinsky, "Is a step in the primordial spectral index favoured by CMB data?", Phys. Rev. D, accepted, 2009; arXiv:0807.3334 [astro-ph].
[20] A. O. Barvinsky, G. Deffayet, A. Yu. Kamenshchik, "Anomaly driven cosmology: Big Boost scenatio and AdS/CFT correspondence", J. Cosm. Astropart. Phys., v. 0805, 020 (2008); arXiv:0801.2063 [hep-th].
[21] A. O. Barvinsky, G. Deffayet, A. Yu. Kamenshchik, "Density matrix of the Universe reloaded: origin of inflation and cosmological acceleration", in: Proc. of the QUARKS08 conference, 2008; arXiv:0810.5659 [hep-th].
[22] F. Finelli, G. Marozzi, A. A. Starobinsky, G. P. Vacca, G. Venturi, "Generation of fluctuations during inflation: comparison of stochastic and field-theoretical approaches", Phys. Rev. D, accepted, 2008; arXiv:0808.1786 [hep-th].
[23] K. Enqvist, S. Nurmi, D. Podolsky, G. I. Rigopoulos, "On the divergences of inflationary superhorizon perturbations", J. Cosm. Astropart. Phys., v. 0804, 025 (2008); arXiv:0802.0395 [astro-ph].
[24] D. I. Podolsky, J. Majumder, N. Jokela, "Disorder on the landscape", J. Cosm. Astropart. Phys., v. 0805, 024 (2008); arXiv:0804.2263 [hep-th].
[25] D. I. Podolsky, "Dynamiсal renormalization group methods in theory of eternal inflation", Grav. Cosmol., accepted, 2009; arXiv:0809.2453 [gr-qc].
[26] G. L. Alberghi, A. Y. Kamenshchik, A. Tronconi, G. P. Vacca, G. Venturi, "Vacuum energy and standard model physics", Письма в ЖЭТФ, т. 88, N 11, с. 819 - 824 (2008); arXiv:0804.4782 [hep-th].

Доклады на конференциях и школах.

1. 15-ый международный семинар по физике высоких энергий "Кварки-2008", Сергиев Посад, 23-29.05.2008. А. А. Старобинский, пленарный доклад "f(R) models of dark energy".
2-4. Международная мемориальная конференция "100 лет Л.Д. Ландау", Черноголовка, 22-26.06.2008. А. А. Старобинский, приглашенный доклад "Scalar-tensor and f(R) models of dark energy in the Universe".
Г. Е. Воловик, приглашенный доклад " From Landau Fermi liquid and two-fluid hydrodynamics to physics of quantum vacuum and cosmology".
А. Ю. Каменщик, приглашенный доклад "The problem of initial conditions in cosmology".
5-7. 13-ая российская и международная конференция по гравитации, космологии и астрофизике, Москва, 23-28.06.2008. А. А. Старобинский, пленарный доклад "f(R) models of inflation and dark energy".
А. Ю. Каменщик, пленарный доклад "Vacuum energy, cosmological constant and the Standard Model physics".
Д. И. Подольский, пленарный доклад "Dynamical renormalization group methods in theory of inflation".
8. 13-ая международная конференция "Избранные проблемы современной теоретической физики", Дубна, 23-27.06.2008. А. А. Старобинский, пленарный доклад "Scalar-tensor and f(R) models of dark energy".
9. Международная конференция "Квантовый вакуум", Жуис де Фора, Бразилия, 06-10.07.2008. А. А. Старобинский, пленарный доклад "Geometrical and quantum-vacuum models of dark energy".
10. Международная конференция "Ренормализационная группа и связанные вопросы", Дубна, 01-05.09.2008. А. Ю. Каменщик, приглашенный доклад "Ultraviolet divergences, vacuum energy and the Standard Model physics"
11. Международная школа по современной математической физике, Дубна, 07-17.09.2008. А. А. Старобинский, 3 лекции на тему: "Dark energy".
12-13. Международная конференция по космологии "Монпелье-08", Монпелье, Франция, 23--24.10.2008. А. А. Старобинский, приглашенный доклад "Viable f(R) models of inflation and dark energy".
А. Ю. Каменщик, приглашенный доклад "Vacuum energy, cosmological constant and Standard Model physics".
14.Международная конференция "Classical and Quantum Integrable models", Протвино, январь 2008. Я. П. Пугай, доклад "On VEVs and parafermions".
15. Международная конференция "Liouville Field Theory and Statistical Models", Москва, 21-24 июня 2008. А. А. Белавин, доклад "Correlation numbers in Minimal Liouville Gravity and Matrix models."

Организация международной конференции
"Liouville Field Theory and Statistical Models", Москва, 21-24 июня, 2008 (ИТФ им. Л.Д. Ландау и Московский центр непрерывного обучения).

6. Поддержка работы за счет грантов РФФИ, госконтрактов, внебюджетных и прочих средств.
1. РФФИ 08-02-00923 "Темная энергия в ранней и современной Вселенной", руководитель А. А. Старобинский, 2008-2010.
2. Программа поддержки ведущих научных школ НШ-4899.2002.2, со-руководители И. М. Халатников и А. А. Старобинский, 2008-2010.
3. РФФИ 07-02-00799, Руководитель А.А. Белавин 2007-2009.
4. Программа поддержки ведущих научных школ SS-3472.2008.2 Руководитель А.А. Белавин, 2008-2010.

7. Страница вэб-сайта по проекту:
http://itp.ac.ru/%7Ecftconf/seminars/EPot2006.html


План работы по Программе ОФН "Физика элементарных частиц и фундаментальная ядерная физика" в ИТФ им. Л.Д. Ландау в 2009 г.

Тема1.
1. Получить явные выражения для корреляционных чисел минимальных моделей конформной теории общего вида и провести сравнения с результатами из матричных моделей.
2. Получить явные выражения для 4-точечного коррелятора в минимальной гравитации Лиувилля для полей общего вида. Получить связь между одноточечными корреляционными функциями конформной теории на торе и 4-х точечными корреляционными функциями на сфере в теории Лиувилля. Исследовать минимальную гравитацию на псевдосфере в теории Лиувилля.
3. Исследовать форм факторы полей потомков в массивных интегрируемых моделях квантовой теории поля.
4. Изучить связь моделей Гепнера вида k^{N} с сигма моделями на алгебраических поверхностях в проективном пространстве CP^{N-1}.

Тема2.

1. Продолжить исследования струнных космологических моделей и их наблюдательных следствий.
2. Разработка и исследование новых наблюдательных тестов, которые дали бы возможность определить полную локальную продолжительность инфляционной стадии и до-инфляционную историю окружающей нас части Вселенной.
3. Дальнейшее развитие теории стохастической инфляционной стадии и анализ возникающей при этом глобальной структуры пространства-времени ("Мета-вселенная").
4. Исследование теорий гравитации с действием, зависящим от произвольных функций различных комбинаций из тензора Римана и его производных.

Руководители проекта:

член-корр. РАН А.А. Старобинский

проф. д.ф-м.н. А.А. Белавин