Аннотация результатов, полученных в 2016 году
1) В 2016 году был исследован коллапс аксионных Бозе-звезд, вызванный притягивающим самодействием аксионоподобных частиц. Впервые полностью изучен механизм этого явления. Обнаружено что он состоит из двух чередующихся подпроцессов: падении аксионов на центр звезды и их рассеянии в центре. Показано, что в результате этих подпроцессов коллапсирующие звезды испускают поток умеренно релятивистских аксионов с универсальным спектром. Изучены возможные астрофизические и космологические следствия коллапса. Полученные результаты опубликованы в работе D.G. Levkov, A.G. Panin and I.I. Tkachev, “Relativistic axions from collapsing Bose stars”, arXiv:1609.03611 (принята к печати в журнале Physical Review Letters). 2) Проведена оценка потока радиофотонов от коллапсирующей Бозе-звезды, состоящей из аксионов КХД. Показано, что этот поток нерегистрируемо мал. Можно предположить, что регистрируемые потоки радиофотонов будут получены в специальных моделях аксионоподобных частиц с усиленным взаимодействием с фотонами. Решение этой дополнительной задачи будет получено и опубликовано в 2017 году, когда будет изучен коллапс Бозе-звезд в общих моделях аксионоподобных частиц. 3) Проведено детальное исследование Q-шаров в модели Вика-Каткоского. Аналитически найдена зависимость энергии Q-шаров от их заряда, численно найдены решения для скалярных полей в данной модели. Предложен метод оценки энергии связи Q-шара, который может применяться в общем случае. Метод опробован на Q-шаре в модели Вика-Каткоского с учетом аналитического решения уравнения Бете-Солпитера, полученного для этой модели ранее. Сравнение показало очень хорошее согласие между результатами, полученными в рамках двух разных подходов. 4) Проведено детальное исследование проблемы классической стабильности U(1) калибровочных Q-шаров. Показано, что критерий классической стабильности обычных (некалибровочных) одно- и двухполевых Q-шаров (который гласит, что Q-шары с dQ/d\omega<0, где Q – заряд Q-шара, а \omega – его частота, классически стабильны), неприменим в случае U(1) калибровочных Q-шаров, хотя все технические шаги его вывода могут быть проделаны по аналогии со случаем обычных Q-шаров. Проведено численное моделирование в моделях с разными потенциалами скалярного поля, явно показывающее, что в общем случае области стабильности U(1) калибровочных Q-шаров определяются не так, как в случае обычных Q-шаров. Полученные результаты демонстрируют, что в общем случае критерий классической стабильности для обычных Q-шаров не применим к U(1) калибровочным Q-шарам. 5) Получено ограничение на максимальный заряд Q-шара в присутствии фермионов. Результат был получен при помощи анализа механизма Коулмена-Вайнберга для неоднородных конфигураций. Ограничение имеет сильно нелинейный характер по константе связи, но может иметь важную роль в феноменологии, так как в литературе рассматриваются нетопологические солитоны с характерным зарядом 10^{22}-10^{28}.

Аннотация результатов, полученных в 2017 году
1) В настоящее время активно обсуждается вопрос катализа распада вакуума электрослабой теории черными дырами небольшой массы. Нами было показано, что в послеинфляционную эпоху такие черные дыры могли родиться из космологических возмущений в количестве, достаточном для распада вакуума в значительной части Вселенной. Если, как предполагается в литературе, вероятность распада вакуума в окрестности черной дыры планковской массы порядка единицы, то из нашего результата следуют ограничения на инфляционные модели, в частности, на модель с инфляцией за счет вклада R^2, либо требуется модификация хиггсовского сектора. Был приведен качественный аргумент в пользу подавления вероятности катализа распада вакуума маленькими черными дырами. В этом случае наши ограничения существенно ослабляются. https://arxiv.org/abs/1704.05399 http://iopscience.iop.org/article/10.1088/1475-7516/2017/10/016/meta 2) Был рассмотрен процесс коллективного туннелирования в квантовой теории поля на примере достаточно общей модели комплексного скалярного поля с классически устойчивыми солитоноподобными конфигурациями – Q-шарами. Был разработан квазиклассический метод для вычисления вероятности распада во всей области метастабильных солитонов, являющийся обобщением метода Коулмена для распада ложного вакуума. Был приведен краткий анализ возможных космологических следствий для темной материи, состоящей из метастабильных Q-шаров. https://arxiv.org/abs/1711.05279 3) Выполнены детальные расчеты разрушения аксионных миникластеров в гравитационных столкновениях со звездами Галактики с учетом распределения миникластеров по орбитам в гало Галактики. Исследованы два варианта гало темной материи, профиль плотности Наварро-Френка-Уайта и изотермический профиль. Показано, что примерно 2-5% аксионных миникластеров разрушаются за время соответствующее возрасту Галактики и затем преобразуются в аксионные шлейфы. Ожидаемый темп регистрации шлейфов в лабораторных экспериментах, с контрастом плотности превышающим порядок величины, составляет 1-2 за 20 лет. https://arxiv.org/abs/1710.09586 https://link.springer.com/article/10.1134%2FS1063776117080039 4) В модели Вика-Каткоского, описывающей взаимодействующие массивное комплексное и безмассовое действительное скалярные поля, найдены области классической стабильности Q-шаров. Для классически стабильных Q-шаров исследовано их движение во внешнем действительном скалярном поле с учетом изменения формы Q-шара в процессе движения. Также изучена нелинейная эволюция классически нестабильных Q-шаров в этой модели. 5) В общем случае изучены нелинейные малые возмущения над стационарными решениями в теории комплексного скалярного поля (Q-шары) и в теории, описываемой нелинейным уравнением Шредингера. Получены явные выражения для интегралов движения нелинейных возмущений — заряда и энергии в случае Q-шаров и числа частиц, энергии и импульса в случае нелинейного уравнения Шредингера. Показано, что для различных нелинейных мод, формирующих возмущение, выполняется свойство аддитивности указанных выше интегралов движения. Также показано, что соответствующие нелинейные поправки в интегралы движения могут быть учтены без явного решения уравнений движения для возмущений. https://arxiv.org/abs/1710.10445 https://arxiv.org/abs/1711.05730

Аннотация результатов, полученных в 2018 году
1) Исследован процесс лавинообразного рождения фотонов в поле Бозе-звезды, состоящей из аксионов КХД. Cформулирована одномерная граничная задача, решение которой для данной конфигурации аксионного поля дает ответ на вопрос, возникает ли резонанс вдоль данного направления. Рассмотрены случаи стационарной и сжимающейся (коллапсирующей) Бозе-звезды. Для возникновения резонанса в этих случаях необходимо увеличить константу взаимодействия аксионов с фотонами в 100 и 10 раз, соответственно, по сравнению с её значением, ожидаемым в модели аксионов КХД. Результаты работы доложены на конференции «14th AxionWIMP conference (Patras workshop)», 18-22 июня 2018 г., Гамбург, Германия, и готовятся к публикации. 2) Впервые исследован процесс конденсации Бозе-Эйнштейна в вириализованных гало/миникластрах легкой темной материи за счет универсальных гравитационных взаимодействий. Сразу после появления конденсат образует сферически гравитационно-связанные объекты — Бозе-звезды. Показано, что это обнаруженное новое явление гравитационной Бозе-конденсации описывается кинетическим уравнением Ландау, получено выражение для времени конденсации. Показано, что Бозе-звезды могут образоваться за время, меньшее времени жизни Вселенной, в 2-х моделях с легкой темной материей. Результаты исследования опубликованы в работе D.G. Levkov, A.G. Panin, I.I. Tkachev «Gravitational Bose-Einstein condensation in the kinetic regime», Phys.Rev.Lett. 121 (2018) 151301 [arXiv:1804.05857]. 3) Изучены колебательные моды нетопологических солитонов в двух моделях, допускающих аналитический подход как для самих решений, так и для линейных возмущений над ними. Впервые для классических решений этого типа получен спектр возмущений в аналитическом виде. Результаты исследования опубликованы в работе Phys. Rev. D98 (2018) 096016 [arxiv:1805.03518].