КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ

Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.

 

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ


Номер 19-11-00062

НазваниеАлгебраические методы в теории интегрируемых систем

РуководительЗотов Андрей Владимирович, Доктор физико-математических наук

Организация финансирования, регион Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Математический институт им. В.А. Стеклова Российской академии наук, г Москва

Период выполнения при поддержке РНФ 2022 г. - 2023 г. 

Конкурс Конкурс на продление сроков выполнения проектов, поддержанных грантами Российского научного фонда по приоритетному направлению деятельности Российского научного фонда «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований отдельными научными группами» (35).

Область знания, основной код классификатора 01 - Математика, информатика и науки о системах, 01-113 - Математическая физика

Ключевые словаИнтегрируемые системы, корреляционные функции, анзац Бете, солитонные уравнения, представления квантовых алгебр, уравнения Пенлеве, конформные и калибровочные симметрии, интегрируемые иерархии, тау-функции

Код ГРНТИ27.35.00


СтатусУспешно завершен


 

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ


Аннотация
Одним из наиболее известных алгебраических методов в теории интегрируемых систем является алгебраический анзац Бете и различные его модификации. С помощью этого метода уже были решены такие задачи, как вычисления статистических сумм и корреляционных функций в квантовых интегрируемых моделях, обладающих SU(2) симметрией. Основные успехи последних лет в этом направлении связаны с исследованием спиновых цепочек с симметриями старшего ранга и их суперсимметричных версий, а также моделей с нарушенной U(1) симметрией. Тем не менее, несмотря на достигнутые успехи, на сегодняшний день остается еще масса нерешенных проблем как в области применения алгебраического анзаца Бете к новым моделям, как и в области совершенствования и обобщения самого этого метода. Одной из таких нерешенных и крайне актуальных проблем является исследование корреляционных функций в полностью анизотропной спиновой цепочке Гейзенберга (эквивалентной 8-вершинной модели Бакстера). Решение этой задачи требует, с одной стороны, значительной модификации алгебраического анзаца Бете, а с другой стороны, развития техники вычисления скалярных произведений и матричных элементов локальных операторов с помощью этого модифицированного метода. Данная работа уже была начата на предыдущем этапе проекта. Мы намерены продолжить ее. Планируется получить новые явные формулы для интегральных решений квантовых уравнений Книжника-Замолодчикова, а также квантовых динамических уравнений для квантовых тороидальных алгебр. Данные решения будут описаны для произвольного выбора структуры Хопфа в тороидальных алгебрах, что является существенным обобщением задачи, связанной с обычными квантовыми группами. Решение этой задачи приведет к описанию Бете векторов в тороидальном случае, а также их группы монодромии. Мы планируем описать квантовые разностные уравнения для пространств флагов в случае произвольной системы корней. Планируется также описать фундаментальное решение данных уравнений и исследовать его связь с исчислительной геометрией пространств флагов. Мы планируем изучить монодромию данных уравнений и описать соответствующие классы в эллиптических когомологиях пространств флагов. В результате реализации проекта 2019 года была подтверждена эффективность метода проекций при исследовании пространств состояний g- и Uq(g)-инвариантных квантовых интегрируемых систем, ассоциированных с алгебрами Ли g всех классических серий и их квантовых деформаций. Метод нулевых мод, предложенный и развитый в этом проекте, был в полном объеме применен к so2n+1- и Uq(glN)-инвариантным моделям. В планируемом на 2022-2023 исследовании будет продолжено систематическое изучение пространств состояний квантовых интегрируемых систем, с использованием данных методов. Будет исследована замкнутость пространства векторов Бете относительно действия матричных элементов монодромии квантовой системы в случае g-инвариантных моделей для алгебр g из серий C и D. Будут получены рекуррентные соотношения на такие вектора и проверена их согласованность со следовыми формулами для векторов Бете в so2n- и sp2n-инвариантных квантовых интегрируемых моделях. Далее эти соотношения будут использованы для получения рекуррентных соотношений на старшие коэффициенты скалярных произведений векторов Бете, что, возможно, позволит для некоторых интегрируемых моделей получить детерминантные формулы для скалярных произведений векторов состояний. Аналогичные вопросы будут исследованы в случае Uq(g)-инвариантных моделей для алгебр g серий B, C и D. В этом случае исследование пространств состояний квантовых интегрируемых систем будет расширено на случаи, когда симметрии этих моделей определяются твистованными алгебрами петель. Будет продолжено развитие теории неабелевый интегрируемых систем. Планируется построение (2+1)-мерных теорий и их пространственных редукций. Построение будет проводиться на основе d-bar обратной задачи. Будут построены новые уравнения и исследована их связь с известными. Планируется определить и исследовать иерархии типа Тоды со связями, нахождение их квазипериодических решений. Нахождение бездисперсионного предела этих иерархий и выяснение его геометрического смысла в конформных отображениях плоских областей. Характеризация конечномерных редукций бездисперсионных иерархий Тоды типов В и С в терминах дифференциальных уравнений типа Левнера. Мы также планируем продолжить исследование двойной эллиптической системы, которая представляет собой обобщение модели Руйсенарса на случай эллиптической зависимости гамильтонианов от импульсов частиц. В одной из отчетных работ по проекту нам удалось показать, что эта система допускает описание через представление Манакова вместо уравнений Лакса. Целью дальнейшего изучения является явное описание уравнений движения и L-A-B тройки. Более общей целью является описание ряда алгебраических конструкций, известных для интегрируемых систем частиц типа Калоджеро-Руйсенарса, но еще неизвестных для двойной эллиптической системы. Среди них классическая r-матричная структура, и возможное построение двойного эллиптического обобщения интегрируемых спиновых цепочек. Мы также продолжим исследования эллиптических интегрируемых систем, включая релятивистские спиновые модели и спиновые цепочки с дальнодействием. Все перечисленные задачи являются актуальными, а запланированные результаты новыми.

Ожидаемые результаты
Мы рассчитываем получить детерминантные представления для формфакторов локальных операторов в частном случае XYZ цепочки Гейзенберга, в котором она эквивалентна модели свободных фермионов. Будут исследованы квантовые разностные уравнения для многообразий Накаджимы афинного типа A. В частности, мы планируем использовать вычисление стабильных оболочек в К-теории этих пространств для получения интегральных представлений решений данных уравнений. В рамках этой задачи планируется также получить полное решение Бете анзаца в случае фоковского представления квантовых тороидальных алгебр. Планируется описать квантовые разностные уравнения для пространств флагов в случае произвольной системы корней. Определение и анализ иерархий типа Тоды со связями, нахождение их квазипериодических решений. Нахождение бездисперсионного предела этих иерархий и выяснение его геометрического смысла в конформных отображениях плоских областей. Вычисление действия трансфер-матрицы и получение уравнений Бете для sp2n-инвариантных рациональных интегрируемых моделей. Исследование иерархических соотношений на вектора Бете следующие из удаления крайних простых корней в диаграмме Дынкина алгебры sp2n. Построение (2+1)-мерного обобщения известного (1+1)-мерного интегрируемого модифицированного уравнения Кортевега-де Фриза. Обобщение этого (2+1)-мерного уравнения на неабелев случай. Построение солитонных решений в неабелевом случае и описание их свойств. Вывод уравнений Книжника-Замолодчикова, связанных с двойной аффинной вырожденной ниль-Гекке алгеброй, и исследование их связи с периодической нерелятивистской цепочкой Тоды. Построение классической r-матричной структуры для R-матрично значной пары Лакса для системы Калоджеро-Мозера. Будет описан класс эллиптических интегрируемых многополюсных релятивистских систем. Будет описано двойное эллиптическое обобщение для классических интегрируемых спиновых цепочек.


 

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ


Аннотация результатов, полученных в 2022 году
Построено новое семейство квантовых интегрируемых спиновых цепочек с дальнодействием. Потенциал взаимодействия спинов эллиптический и анизотропный. Получены явные формулы для квантовых гамильтонианов и доказана их коммутативность в силу некоторого набора тождеств на эллиптические функции. В тригонометрическом пределе полученная модель воспроизводит q-деформацию спиновой цепочки Халдейна-Шастры, предложенную Угловым. Исследована интегрируемая иерархия решетки Тоды со связью типа С. Эта связь состоит в том, что второй разностный оператор Лакса кладется равен сопряженному первому. Иерархия Тоды со связью типа С может рассматриваться как интегрируемая дискретизация С-версии уравнения Кадомцева-Петвиашвили (СKP). Основное внимание было уделено бездисперсионному пределу иерархии Тоды типа С. В явном виде были найдены уравнения на F-функцию, отвечающие бездисперсионному пределу иерархии Тоды типа С. Изучены конечномерные редукции бездисперсионной иерархии Тоды типа С. Получена характеризация конечномерных редукций в терминах уравнений типа Левнера. Показано, что в данном случае однокомпонентные редукции описываются так называемым симметричным уравнением Левнера, решениями которого являются функции, осуществляющие конформные отображения единичного круга с (вообще говоря, криволинейными) разрезами. Изучены также многокомпонентные редукции. Был выяснен геометрический смысл решений бездисперсионной иерархии Тоды со связью типа С для решений общего вида, без наложения редукции. Показано, что они описывают конформные отображения областей, симметричных при отражении относительно вещественной оси. Был также выяснен геометрический смысл F-функции как функции гармонических моментов области. Описана классификация эллиптических релятивистских интегрируемых систем, связанных с группой GL(NM). Классификация включает в себя спиновые обобщения модели Руйсенарса-Шнайдера, спиновые цепочки и модели взаимодействующих волчков. Подробно исследован самый общий случай, отвечающий многополюсному обобщению модели релятивистских взаимодействующих волчков. В общем случае получены уравнения движения и соответствующие пары Лакса. Получены формулы. описывающие квантовое разностное уравнение для пространств Накаджимы в виде произведения стеночных операторов. Найдены явные формулы для стеночных операторов в терминах генераторов квантовой группы. Тем самым, дано полное, и первое известное, описание квантовых разностных уравнений для пространств Накаджимы. Получено явное описание К-теорного предела эллиптической стабильной оболочки для произвольного выбора параметра наклона. Установлено, что в случае, когда наклон лежит на стенке соответствующий К-теорный предел факторизуется в произведение К-теорной стабильной оболочки исходного многообразия и К-теорной стабильной оболочки двойственного пространства. Получено новое топологическое описание стеночных операторов для квантовых разностных уравнений в терминах К-теорных Р-матриц сиплектически двойственного пространства. В результате, так же получено новое описание монодромии квантового дифференциального уравнения в терминах К-теорных стабильных оболочек. Получены комбинаторные формулы вычисляющие вертексные функции с потомками для нульмерных пространств Накаджимы. Показано, что вертексные функции с потомками получаются из голой вертексной функции применением специальных разностных операторов которые образуют коммутативое семейство операторов Макдональда. Была продолжена работа по исследованию формфакторов локальных операторов в XY цепочке Гейзенберга с помощью обобщенного алгебраического анзаца Бете. Для этого были получены системы линейных уравнений, решения которых описывают скалярные произведения векторов Бете, зависящих от различного числа параметров. В случаях, когда матрица системы уравнений является невырожденной, были найдены явные решения системы. В случаях, когда матрица системы уравнений является вырожденной, явные решения системы были найдены с точностью до константы. Полученные результаты позволили вычислить недиагональные формфакторы оператора третьей компоненты локального спина. Рассмотрена интегрируемая система с временами t_1, t_3 и t_5. Построены эволюции решения Йоста по указанным временам и доказана совместность этих эволюций. Таким образом построена новая система интегрируемых уравнений. Показана неоднозначность данной процедуры: на коэффициенты разложения одевающего оператора по обратным степеням спектрального параметра могут быть наложены дополнительные связи, зануляющие некоторые из этих коэффициентов, что дает другие формы уравнений движения. Аналогичный результат мы получаем для всей соответствующей иерархии. Рассмотрена система с временами t_2, x_2 и t_4 где индекс у времени означает степень дифференциального оператора по t_1, а x_2 означает время, получающееся при умножении t_2 на \sigma_3. Мы доказываем совместность всех трех операторов, выводя тем самым новое интегрируемое уравнение. Однако переменную t_1 исключить не удается и решением уравнения становится функция четырех переменных t_1, t_2, x_2 и t_4 плюс нелинейное уравнение связи для производной по t_1. При этом мы показали, что данное уравнение задает систему в 2+1, поскольку при решении прямой задачи достаточно задать начальные данные как функции t_2 и x_2. Уравнение связи по t_1 и динамическое уравнение по t_4 определяют зависимость решения от четырех переменных. Вычислены длины всех слов в аффинной группе Вейля, соответствующих отражениям относительно корней. Вычислен предел Иноземцева двойной аффинной системы уравнений Книжника-Замолодчикова. Получены выражения для собственных функций квантовых аффинных цепочек Тоды в терминах решений уравнений Книжника-Замолодчикова и проекции Мацуо-Чередника.

 

Публикации

1. Кононов Я., Смирнов А.В. Pursuing quantum difference equations II: 3D-mirror symmetry International Mathematics Research Notices, International Mathematics Research Notices, (2022) rnac196 (год публикации - 2022) https://doi.org/10.1093/imrn/rnac196

2. Матушко М.Г., Зотов А.В. Elliptic generalization of integrable q-deformed anisotropic Haldane-Shastry long-range spin chain Nonlinearity, - (год публикации - 2022)

3. Окуньков А.Ю., Смирнов А.В. Quantum difference equation for Nakajima varieties Inventiones mathematicae, Inventiones mathematicae, 229, 1203–1299 (2022) (год публикации - 2022) https://doi.org/10.1007/s00222-022-01125-w

4. Такебе Т., Забродин А.В. Dispersionless version of the constrained Toda hierarchy and symmetric radial Löwner equation Letters in Mathematical Physics, Lett Math Phys 112, 105 (2022) (год публикации - 2022) https://doi.org/10.1007/s11005-022-01599-y

5. Трунина Е.С., Зотов А.В. Lax equations for relativistic GL(NM,C) Gaudin models on elliptic curve Journal of Physics A: Mathematical and Theoretical, J. Phys. A, 55:39 (2022), 395202 , 31 pp (год публикации - 2022) https://doi.org/10.1088/1751-8121/ac8d3c

6. Х. Динкинс, А.В. Смирнов Capped vertex with descendants for zero dimensional A∞ quiver varieties Advances in Mathematics, Advances in Mathematics 401 (2022) 108324 (год публикации - 2022) https://doi.org/10.1016/j.aim.2022.108324

7. Я. Кононов, А.В. Смирнов Pursuing quantum difference equations I: stable envelopes of subvarieties Letters in Mathematical Physics, Lett Math Phys 112, 69 (2022) (год публикации - 2022) https://doi.org/10.1007/s11005-022-01561-y


Аннотация результатов, полученных в 2023 году
В рамках применения обобщенного алгебраического анзаца Бете к вычислению формфакторов локальных операторов проводилось исследование скалярных произведений векторов Бете в неоднородной XY цепочке Гейзенберга. Были получены явные формулы для всех скалярных произведений, содержащих синглетный on-shell вектор Бете. Было доказано, что такие вектора ортогональны всем векторам, в которых число параметров Бете отличается более чем на единицу. Были полностью зафиксированы неоднозначности, возникающие в вырожденных системах уравнений, описывающих скалярные произведения. Рассмотрена иерархия Тоды со связью типа В. Введена тау-функция иерархии Тоды типа В, исследована ее связь с тау-функцией иерархии двумеризованной цепочки Тоды и получено интегральное билинейное соотношение для нее, а также билинейные соотношения типа Хироты-Мивы. Исследована динамика полюсов сингулярных (в общем случае эллиптических) решений уравнения Тоды типа В. В явном виде получены уравнения движения полюсов по первому времени, которые определяют новую, ранее неизвестную интегрируемую систему многих частиц. Мы назвали эту систему деформированной системой Руйсенарса-Шнайдера, поскольку ее уравнения движения отличаются от уравнений движения системы Руйсенарса-Шнайдера наличием дополнительного члена. Доказана эквивалентность полученных уравнений движения уравнениям движения Руйсенарса-Шнайдера для пар слипшихся частиц. Найдено коммутационное представление этой системы в виде тройки Манакова, исследованы свойства спектральной кривой и в явном виде найдены интегралы движения. В работах А. Смирнова совместно с А. Варченко были получены новые интегральные представления для вертексных функций многообразий Накаджимы. Используя данные интегральные представления, были построены полиномиальные приближения вертексных функций для кокасательного расслоения над грассманнианами. Было доказано, что данные полиномы удовлетворяют соотношениям Дворка. Как следствие данных соотношений, были получены новые представлений вертексных функций c p-адическими коэффициентами в виде бесконечных произведений. Был исследованы вертексные функции кокасательного расслоения к грассманниану в пределе бесконечного веса симплектической формы. Было доказано, что данном пределе вертексные функции имеют вид экcпоненциального интеграла с полиномиальным суперпотенциалом Ландау-Гизбурга. Было установлено, что данный суперпотенциал в точности совпадает с суперпотенциалом полученным ранее Огучи Хори и Ксионга в работах, посвященных квантовым когомологиям грассманнианов. Используя данное наблюдение было доказано, что А-ряд в квантовых когомологиях грассманниана удовлетворяет соотношениям Дворка. Была установлена связь между вертескными функциями нульмерных пространств Накаджимы типа А с векторами Виттекера в тензорных произведениях фундаментальных представлений gl(n) и модулей Верма. Было доказано, что данные функции удовлетворяют динамическим уравнениям связанными с симплектически двойственными многообразиями. Предложена новая интегрируемая динамическая система, обобщающая систему Дэви-Стюартсона, которая не может быть задана в терминах дифференциальных уравнений. Она требует введения дополнительного временного параметра, который должен быть исключен после построения решения. Были описаны соотношения типа IRF-Vertex для рациональной GL(N) значной R-матрицы, обобщающей 11-вершинную деформацию 6-вершинной ХХХ R-матрицы в GL(2) случае. Для этой R-матрицы получены новые явные формулы, а также доказано, что она удовлетворяет ассоциативному уравнению Янга-Бакстера.

 

Публикации

1. А.В. Забродин, В.В. Прокофьев Тау-функция иерархии Тоды типа B Теоретическая и математическая физика, ТМФ, том 217, номер 2, страницы 299–316 (год публикации - 2023) https://doi.org/10.4213/tmf10518

2. Аталиков К.Р., Зотов А.В. Обобщение старшего ранга 11-вершинной рациональной R-матрицы: соотношения IRF-Vertex и ассоциативное уравнение Янга–Бакстера Теоретическая и математическая физика, ТМФ, 2023, том 216, номер 2, страницы 203–225 (год публикации - 2023) https://doi.org/10.4213/tmf10488

3. Кричевер И.М., Забродин А.В. Monodromy free linear equations and many-body systems Letters in Mathematical Physics, Letters in Mathematical Physics, 2023, Volume 113, Pages 75–36 (год публикации - 2023) https://doi.org/10.1007/s11005-023-01699-3

4. Кулкарни Г.В., Славнов Н.А. Скалярные произведения векторов Бете в обобщенном алгебраическом анзаце Бете Теоретическая и математическая физика, ТМФ, том 217, номер 1, страницы 179–203 (год публикации - 2023) https://doi.org/10.4213/tmf10572

5. Погребков А.К. Неявные версии интегрируемых уравнений Теоретическая и математическая физика, ТМФ, том 217, вып. 3, стр. 577 — 584 (год публикации - 2023) https://doi.org/10.4213/tmf10631


Возможность практического использования результатов
Проект посвящен фундаментальным исследованиям.