Аннотация результатов, полученных в 2016 году
1) (Н.Н. Николаев, А.В. Салеев) Впервые теоретически и экспериментально доказана в эксперименте коллаборации JEDI возможность рекордного увеличения времени когерентности горизонтальной свободно прецессирующей поляризации пучка дейтронов в накопителе COSY cвыше 1000 секунд за счет коррекции траекторий системой секступольных магнитов. Предыдущий рекорд времени когерентности спина в 0.5 сек был установлен на электрон позитронном накопителе ВЭПП-2 в ИЯФ и.м. Будкера в Новосибирске. Результат принципиально важен для планируемых ускорительных экспериментов по поиску электрического дипольного момента протонов и дейтронов. Опубликовано в Phys. Rev. Lett. 117, 054801 (2016), http://collaborations.fz-juelich.de/ikp/jedi/public_files/colpapers/SCT_PhysRevLett.117.054801.pdf 2) (Б.Г. Захаров) В экспериментах по соударениям тяжелых ионов на коллайдерах RHIC и LHC было обнаружено, что спектр прямых фотонов имеет значительную азимутальную асимметрию (эллиптический поток), сравнимую с наблюдаемой для адронов. Этот факт трудно согласовать с ожиданием, что термические фотоны должны в основном излучаться из начальной, наиболее горячей фазы кварк-глюонной плазмы, в которой эффекты гидродинамических потоков должны быть еще малы (эта ситуация назывется "загадкой прямых фотонов"). В работе Тучина (K. Tuchin, Phys. Rev. C91, 014902 (2015)) было предложено, что значительная асимметрия фотонов может быть связана с синхротронным излучением фотонов термическими кварками в сильном магнитном поле генерирующимся в нецентральных соударениях ядер. Анализ Тучина показывает, что вклад синхротронного механизма может быть достаточно большим чтобы объяснить загадку прямых фотонов. Однако расчеты Тучина носят качественный характер. Они пренебрегают эффектом многократного рассеяния кварков, которое может подавить синхротронное излучение из-за уменьшения длины когерентности. Расчеты Тучина выполнены пренебрегая термичискими квазичастичными массами кварков и продольным расширением плазменного файербола. Кроме того эти расчеты не учитывали того, что наряду с излучением фотонов кварками, возможно образование фотонов при аннигиляции кварков и антикварков. Мы впервые развили формализм для расчета излучения фотонов из кварк-глюонной плазмы во внешнем магнитном поле за счет коллинеарных процессов излучения фотонов кварками и аннигиляции кварков и антикварков в фотоны. Анализ основан на формализме интеграла по путям на световом конусе развитом Б.Г. Захаровым (B.G. Zakharov, JETP Lett. 63, 952 (1996)); 65, 615 (1997)), который ранее был успешно применен для простого вывода фотонного спектра от коллинеарных процессов высших порядков в плазме без магнитного поля, полученного ранее используя методы квантовой теории поля при конечных температурах в технике HTL ресуммирования (P.B. Arnold, G.D. Moore, L.G. Yaffe, JHEP 0206 (2002) 030). В рамках развитого формализма был изучен эффект магнитного поля на спектр излучения фотонов из кварк-глюонной плазмы рождающейся в соударениях тяжелых ионов для реалистической модели плазменного файербола. Было показано, что многократное рассеяние существенно уменьшает эффект магнитного поля. Наши расчеты показывают, что термические массы кварков и продольное расширение файербола ведет к значительному подавлению синхротронного излучения по сравнению с качественным анализом Тучина. Мы показали, что даже для предельно оптимистичного предположения о величине магнитного поля (когда eB есть примерно квадрат массы пиона) эффект магнитного поля на излучение фотонов в соударениях ядер при энергиях коллайдеров RHIC и LHC очень мал. Для более реалистических величин полей (когда eB есть примерно 1/10 квадрата массы пиона) эффект магнитного поля практически ничтожен. Это позволяет сделать вывод, что синхротронный механизм не может приводить к значительной азимутальной асимметрии в излучении фотонов в соударениях ядер. Наши вычисления показали, что при учете многократного рассеяния синхротронный вклад остается мал и для безмассовых кварков. Поэтому и для сценария кварк-глюонной плазмы с сильной связью, в котором термические массы кварков могут быть малыми (H. Nakkagawa, H. Yokota, and K. Yoshida, Phys. Rev. D85, 031902 (2012)), эффект магнитного поля на излучение фотонов должен остваться малым. 3) (Вергелес С.Н.) Предложено автодуальное решение в решеточной евклидовой теории гравитации. В отличие от известного решения Егучи-Хансона в континуальной евклидовой гравитации, решеточное решение является асимптотически глобально евклидовым, то есть граница пространства при $r\longrightarrow\infty$ есть $S^3=SU(2)$. Результат опубликован в "Письма в ЖЭТФ". 4) (Андреев О.Д.) Для широкого класса голографических моделей КХД, впервые найдено аналитическое выражение для Дебаевской массы при конечной температуре и барионном химическом потенциале, а также свободная энергия дикварка в антитриплетном канале и ее зависимость от температуры и положения кварков. Впервые найдено соотношение между массой Дебая и средним от петли Полякова в фазе деконфаймента. Также получено выражение для свободной энергии 3-х кварков в синглетном канале. Впервые получены соотношения (неравенства) между свободными энергиями дикварка, кварк-антикварка и трех кварков. А также впервые рассмотрен пример гибридного потенциала трех тяжелых кварков и найдено соотношение (неравенство) между гибридными потенциалами кварк-антикварковой пары и потенциалом 3-х кварков. Кроме того вычислен gap между основным и возбужденным состояниями. Результаты опубликованы в 2-х статьях в Physical Review D. 6) (Сальников С. Г.) Недавние эксперименты показали, что в спектрах распадов J/ψ и ψ(2S) в протон-антипротонную пару и псевдоскалярный мезон (π0, η) присутствует усиление вблизи порога рождения протон-антипротонной пары. Нами были вычислены спектры таких распадов с учётом протон-антипротонного взаимодействия в конечном состоянии. Полученные спектры неплохо согласуются с имеющимися экспериментальными данными. Также получены предсказания для угловых распределений в распадах J/ψ и ψ(2S) вблизи порога рождения протон-антипротонной пары.

Аннотация результатов, полученных в 2017 году
1. (Николаев Н.Н., Салеев А.В.) Развита полностью аналитическая теория неэкспоненциального затухания поляризации частиц в режиме резонансного вращения, вызванного вызванного синхротронными колебаниями частиц. Впервые найдено, затухание идет по степенному закону и выведен сопутствующий нетривиальный дрейф частоты прецессии спина. Через преобразование Абеля распределение амплитуд синхротронных колебаний связано с продольной плотностью частиц в банче. б) Развита техника обратной связи, с помощью которой коллабрацией JEDI впервые в литературе достигнута синхронизация двух фаз прецессии спина и радиочастотного ротатора спина на уровне 0.2 радиана при 10 миллионах оборотов спина. в) Впервые в физике ускорителей решена задача in situ определения угловой ориентации оси стабильного спина. В основе метода сканирование рельефа частоты прецессии спина как функции магнитных полей искусственных неидеальностей в кольце. Теоретические предсказания полностью подтверждены коллаборацией JEDI в эксперименте, в котором в качестве двух суррогатных неидеальностей были использованы уже имевшиеся в кольце ускорителя COSY дрейфовые соленоиды двух систем электронного охлаждения. . В определении угловой ориентации оси стабильного спина впервые в литературе достигнута точность в несколько микрорадианов. 2. (Захаров Б.Г.) В нецентральных столкновениях тяжелых ионов при энергиях RHIC-LHC может создаваться очень сильное магнитное поле перпендикулярное к плоскости реакции. Наличие магнитного поля может приводить к разделению заряда по направлению магнитного поля благодаря киральному магнитному эффекту в кварк-глюонной плазме, образующейся на начальном этапе в AA-столкновениях. Флуктуации магнитного поля частично разрушают корреляцию между направлением магнитного поля и плоскостью реакции, и могут вести к уменьшению В-индуцированных наблюдаемых. Мы впервые выполнили квантовые расчеты флуктуаций электромагнитных полей в АА столкновениях при энергиях RHIC и LHC. Анализ основан на флуктуационно-диссипативные теореме. Было установлено, что в квантовой картине флуктуации поля очень малы. Они оказались намного меньше предсказаний классического расчета методом Монте-Карло для факторизованной ядерной плотности Вудса-Саксона, которая ранее использовалась в литературе. (Захаров Б.Г.) Мы изучили эффекты бегущей константы связи и вариации термической массы кварка на вклад коллинеарных процессов излучения фотонов и аннигиляции кварков в рождение фотонов в AA соударениях фотонов в схеме аналогичной использовавшейся нами ранее для анализа охлаждения струй (jet quenching). Мы обнаружили, что для сценария с термической массой кварка $m_q\sim 50-100$ МэВ вклад коллинеарных процессов высших порядков просуммированный с вкладом процессов 2 в 2 может объяснить значительную часть экспериментального спектра фотонов (около 50%) при $k_T\sim 2-3$ ГэВ для Au+Au соударений при $\sqrt{s}=0.2$ ТэВ. Однако для $m_q=300$ МэВ и для термической массы кварка предсказываемой в HTL схеме теоретические предсказания оказываются значительно ниже экспериментального спектра. 3. (Вергелес С.Н.) а) Математически строго доказано существование автодуального решения в решеточной евклидовой теории гравитации. В отличие от известного решения Егучи-Хансона в континуальной евклидовой теории гравитации, решеточное решение является асимптотически глобально-евклидовым, то есть граница пространства-времени при $r\longrightarrow\infty$ есть $S^3=SU(2)$. (JHEP 02 (2017)044) б) Доказано существование фермионной нулевой моды в решеточной теории гравитации, ассоциированной с самодуальным решением (гравитационным инстантоном). (Phys. Rev. D, V. 96, 054512 (2017)) 4.(Андреев О.Д.) а) предложена новая, неизвестная в литературе, струнная конфигурация для вычисления среднего вакуумного ожидания петли Полякова. (Phys.Rev.D in press, arXiv:1704.03297). b) Получена оценка коэффициентов диффузии тяжелых кварков в кварк-глюонной плазме при малых импульсах, основанная на связи коэффициента трения и пространственного натяжения КХД струны. (arXiv: 1707:05045). 5. (Молокоедов В.С.) а) Вычислена несинглетная флейворная часть функции Бьёркена в безмассовой $SU(N_c)$ КХД в калибровочно-зависимой mMOM схеме на четырёхпетлевом уровне теории возмущений в области больших переданных импульсов. б) Показано, что в калибровке Ландау $\xi=0$, широко используемой в регуляризации на решётке, являющейся аналогом mMOM схемы перенормировок в компьютерных вычислениях КХД, численные значения трёх- и четырёхпетлевых коэффициентов рядов теории возмущений для функции Бьёркена значительно меньше по абсолютной величине, чем аналогичные коэффициенты, вычисленные в рамках калибровочно-инвариантной MS-bar схемы перенормировок. Данное обстоятельство позволяет осуществить в дальнейшем более согласованный анализ с данными коллаборации СOMPASS (ЦЕРН, Швейцария), извлечёнными с использованием компьютерных программ, использующих лишь первые два приближения ТВ для ренормгрупповой эволюции соответствующих структурных функций данного процесса. 6. (Сальников С. Г.) Недавние эксперименты показали, что в спектрах распадов J/ψ в протон-антипротонную пару и векторный мезон (ρ, ω) либо фотон присутствует усиление вблизи порога рождения протон-антипротонной пары. Нами были вычислены спектры таких распадов с учётом протон-антипротонного взаимодействия в конечном состоянии. При этом нуклон-антинуклонное взаимодействие учитывалось в рамках развиваемой нами идеи о построении модельного потенциала с учётом всех доступных экспериментальных данных. Полученные спектры хорошо согласуются с имеющимися экспериментальными данными. Также нами предложено объяснение скачка в спектре инвариантных масс распада J/ψ → γη'π+π- при инвариантной массе η'π+π- вблизи двух масс нуклона. Наши результаты показывают, что такое резкое изменение вероятности распада может быть следствием взаимодействия виртуальных нуклон-антинуклонных пар в промежуточном состоянии. 7. (Прокудин М.С.) Проведены расчеты по КХД на решетке на суперкомпьютере с помощью программного комплекса Chroma.

Аннотация результатов, полученных в 2018 году
1. (Николаев Н.Н., Салеев А.В.) Впервые в литературе решена задача устойчивого подавления декогеренции горизонтальной поляризации дейтронов. Увеличение времени когерентности спина до тысячи секунд и более принципиально для повышения чувствительности поисков ЭДМ заряженных частиц. Разработана техника подавления декогеренции за счет бетатронных колебаний достажением нулевой хроматичности специальными настройками семейств секступольных магнитов. Сегодня коллаборация JEDI рутинно работает с рекордным временем когерентности горизонатльного спина около 12000 сек. Практическая реализация премуществ большого времени когерентиности спина в поисках ЭДМ по радиочастотному вращению спина требует точной синхронизации фазы вращения в плоскости ускорителя с частотой генератора фильтра Вина в течение времен порядка часа. Впервые в литературе развита техника устойчивой синхронизации фаз прецессии спина и радиочастотного фильтра Вина в условиях дрейфа частоты прецессии спина за счет нестабильностей кольца ускорителя. Как одна из возможностей впервые успешно проверена на оптые возможность синхронизации по максимуму амплитуды осцилляций вертикальной поляризации. Цель работы --- оптимизация чувствительности к ЭДМ дейтрона в пилотном эксперименте, который запланирован на 2019 год на ускорителе COSY в Юлихе, Германия. Важный итог 2018 года: на основе выдающихся достижений коллаборации JEDI cоздается международная коллаборация CPEDM с подключением Европейского центра ядерных исследований (CERN) и начата подготовка физического проекта (Conceptual Design Report) прототипа чисто электрического накопителя протонов для заявки в начале 2019 года на финансирование разработки технического проекта Европейским советом научных исследований. В случае успешных экспериментов CPEDM на накопителе-прототипе строительство магического кольца с замороженным спином станет частью новой физической программы ЦЕРН вне Большого Адронного Коллайдера. 2. (Захаров Б.Г.) Впервые разработан квантовый подход для вычисления флуктуаций электромагнитных полей генерируемых в соударениях тяжелых ядер при энергиях коллайдеров RHIC-LHC с учетом возбуждения дипольного и квадрупольных гигантских резонансов. Показано, что для энергий RHIC-LHC квантовый подход дает величину флуктуаций во много раз меньше предсказываемой классическим монте-карловским моделированием с использованием распределения Вудса-Саксона, которое использовалось в более ранних работах. Показано, что классические флуктуации квадрата дипольного момента ядра на фактор 5 превосходят результат квантового расчета, а для квадрата квадрупольного момента классический расчет дает превышение на фактор 8. Это говорит о неприменимости классического подхода при моделировании начальных условий гидродинамической эволюции кварк-глюонной плазмы рождающейся в соударениях ядер. Это важно для определения вязкости КХД материи из гидродинамического моделирования соударений ядер. Впервые развит количественный подход для описания процесса рандомизации цветового состояния двухпартонных систем в среде на основе уравнения эволюции двухчастичной матрицы плотности в КХД материи. Обнаружено, что для условий LHC цветовая рандомизация gg пар довольно медленная. При энергии струи E=100 и 500 ГэВ для типичной длины траектории струи в КХД плазме при центральных столкновениях Pb+Pb, усредненный по SU(3)-мультиплетам цветовой оператор Казимира gg пары существенно отличается от его значения 2N_c для полностью рандомизированного gg состояния. Показано, что вклад аномальных декуплетных цветовых состояний в рождение барионов должен становиться малым при поперечных импульсах превышающих 10 ГэВ. Впервые изучено радиационное p_T-уширение быстрого кварка в кварк-глюонной плазме с учетом реальных и виртуальных двухпартонных состояний вне рамок приближения мягких глюонов. Показано, что радиационные процессы могут сильно подавлять радиационное p_T-уширение в КХД материи (и даже делать его отрицательным). Это предсказание качественно отличается от результатов предыдущих анализов в приближении мягких глюонов в дважды логарифмическом приближении, предсказывающих, что радиационные процессы должны существенно увеличивать p_T-уширение. Наше предсказание согласуется с недавними данными коллаборации STAR (L. Adamczyk et al., Phys.Rev. C96, 024905 (2017)), которые не обнаруживают p_T-уширения в Au+Au соударениях при энергии 200 ГэВ. 3. (Вергелес С.Н.) Было показано, что в четырехмерной решеточной гравитации, связанной с вейлевскими фермионами, возникают эффективные фермионные вершины, связывающие все сорта вейлевских полей. Эти вершины генерируются гравитационными инстантонами и "сидящими на них" фермионными нулевыми модами, аналогично тому как возникают эффективные фермионные вершины в континуальной теории Янга-Миллса вследствие наличия фермионных нулевых мод, связанных с инстантонами (см. G.‘t Hooft, Phys. Reports, V. 142, N 6 (1986) 357). Результат этой работы опубликован в журнале "Письма в ЖЭТФ". 4. (Молокоедов В.С.) В рамках метода эффективных зарядов с и без учёта эффектов аналитического продолжения из евклидовой области энергий в минковскую, а также асимптотической ренормалонной формулы получены оценки вкладов пятого и шестого порядков теории возмущений КХД в соотношение между полюсными и бегущими массами тяжёлых кварков. При этом метод эффективных зарядов воспроизводит знакопеременную зависимость данных поправок от степеней количества безмассовых ароматов (которая наблюдается вплоть до 4 порядка ТВ), в то время как подход, основанный на гипотезе о доминантности инфракрасных ренормалонов, такого поведения не предсказывает. Данные оценки позволяют заключить, что асимптотическая природа соответствующих рядов теории возмущений в КХД для топ-кварка не проявляется даже на шести петлевом уровне, вследствие чего в теоретических исследованиях понятие полюсной массы топ-кварка может быть использовано по крайней мере в данном порядке теории возмущений. 5. (Попов Ф.К.) Одним из основных методов изучения КХД является использование дуальностью между пространством Анти де Ситтера и конформными теориями поля. В то время, как КХД не является конформной теорией поля, данное АдС/КТП соответствие можно применять и для КХД чтобы получить некоторые качественные результаты. Поэтому одной из важных задач становиться изучением данного соответсвия и конкретно, физики в простраснтве Анти де Ситтера. Так в 2018 году были изучены ультрафиолетовые поправки к скалярному полю в пространстве Анти-Де-Ситтера. Как считалось обычно, в любом внешнем гравитационном поле лидирующие ультрафиолетовые расходимости ведут себя точно также как в плоском пространстве (ввиду принципа эквивалентности Эйнштейна, утверждающего что все локальные свойства любой физической теории не отличаются от плоской). Тем не менее, в пространстве анти-де-Ситтера из-за особенностей причинной структуры (так граница анти-де-Ситтера является временеподобной, как в случае де-Ситтера и плоского пространства), пропагатор скалярного поля получает новые расходимости, которые приводит к новым нелокальным перенормировкам. Ситуация становитсся сложнее если рассматривать глобальный АдС. Также было показано, что в пространстве де-Ситтера, таких явлений не наблюдается--- все перенормировки в лидирующем порядке остаются такими же как в плоском пространстве. Тем не менее, как было показано на протяжение всего проекта гранта в пространстве де-Ситтера наблюдаются интересные инфракрасные расходимости или секулярно растущие петлевые вклады 6. (Андреев О.) Впервые в литературе был рассмотрен вопрос движения тяжелых дикварков в кварк-глюонной плазме для температур чуть выше критической, проведена оценка коэффициента трения и коэффициента диффузии ( в нерелятивистском случае ). Также сделаны оценки температуры плавления и предельной скорости дикварков в плазме. Также впервые в литературе, в рамках моделей AdS/QCD была установлена связь между пространственным натяжением КХД струны и коэффициентом трения для тяжелых кварков в кварк-глюонной плазме при температурах чуть выше критической. Проделана оценка коэффициентов диффузии кварков ( в нерелятивистском случае ). Полученные результаты хорошо согласуются как с решеточными вычислениями для калибровочной теории без динамических кварков, так и с оценками коэффициентов диффузии основанными на анализе экспериментальных данных полученных коллаборацией Phenix (RHIC, Brookhaven). 7. (Сальников С. Г.) Было проведено теоретическое изучение свойств нуклон-антинуклонного взаимодействия в области низких энергий (в пределах 10 МэВ). При таких энергиях вычисления в рамках строгой КХД оказываются практически невозможными, поэтому для расчётов используются различные оптические потенциалы. В области самых низких энергий становится важным учёт факторов, нарушающих изоспиновую симметрию, присущую КХД, а именно кулоновского потенциала и разницы масс протона и нейтрона. Нами предложен простой оптический потенциал нуклон-антинуклонного взаимодействия, учитывающий нарушение изоспиновой симметрии. С помощью этого потенциала впервые вычислены сечения рождения протон-антипротонных и нуклон-антинуклонных пар в e+e– аннигиляции в непосредственной близости от порогов реакций с учётом нарушения изоспиновой симметрии. Кроме того, нами получены формулы, позволяющие вычислить вклад взаимодействия виртуальных нуклон-антинуклонных пар в промежуточном состоянии в сечения процессов с рождением многомезонных конечных состояний. Полученные результаты согласуются с новейшими экспериментальными данными, полученными на детекторе КМД-3 в ИЯФ СО РАН. Уникальной особенностью этого детектора является возможность измерения энергии сталкивающихся частиц с точностью на уровне сотен кэВ, что позволяет получать данные между порогами рождения протон-антипротонных и нейтрон-антинейтронных пар. Также был проведён детальный анализ влияния различных факторов, нарушающих изоспиновую симметрию, на поведение сечений. В частности, показано, что общепринятый способ учёта кулоновских поправок к потенциалам КХД, описывающим взаимодействие в конечном состоянии, через фактор Зоммерфельда-Гамова-Сахарова, вообще говоря, является неверным и даже может ухудшить точность вычислений. 8. (Прокудин М.С.) Разработан метод распознавания одиночных столкновений тяжёлых ионов в потоке данных для следующего поколения экспериментов по ядерной физике высоких энергий, которые позволят получить новую экспериментальную информацию для проверки теорий КХД.