3.1. Теоретические исследования фундаментальных

3.1. Теоретические исследования
фундаментальных взаимодействий элементарных частиц
и развитие прикладных методов теории поля
В.И. Саврин <savrin@theory.sinp.msu.ru>
Сотрудники ОТФВЭ получили в 2008 году новые результаты по ряду ключевых
направлений развития теоретической физики высоких энергий и квантовой теории поля,
включая построение новых теорий и моделирование основных эффектов, ожидаемых на
коллайдерах нового поколения. Проводимые в отделе исследования состоят в ряду
мировых исследований по разработке программ экспериментов на коллайдерах, которые
представляют особую важность в связи с планируемым в 2009 году запуском коллайдера
LHC в ЦЕРНе.
Подготовлено и опубликовано полное описание первого наблюдения одиночного
рождения топ-кварка и первого прямого ограничения на параметр Vtb матрицы КаббибоКобаяши-Маскавы. Комбинация различных методов оптимизации позволила достичь
уровня достоверности, соответствующего вероятности отсутствия декларируемого сигнала
равной 0,014%.
В процессах рождения одиночного топ-кварка при интегральной светимости 0.9 фб-1
была детально исследована лоренцева структура вершины Wtb. Были установлены первые
прямые экспериментальные пределы на тензорный параметр взаимодействия. Проведен
модельно независимый поиск дополнительного векторного бозона W' в процессах
рождения одиночного топ-кварка с помощью генератора SingleTop, разработанного в
НИИЯФ МГУ на базе пакета CompHEP.
Исследовалось смешивание в системах нейтральных K0- и B0-мезонов в рамках
минимальной суперсимметричной модели (MCCM) с юкавским сектором типа II,
обладающей явным нарушением CP-инвариантности в хиггсовском потенциале. В случае
сильного смешивания CP-четных и CP-нечетных состояний модель допускает наличие
легкого заряженного бозона Хиггса.
Исследована модель MSSM с нарушенной CP-симметрией в одном из сценариев, где
наблюдаемая плотность темной материи вызвана именно СР-нарушающими членами
лагранжиана, с точки зрения детектирования части этой модели на линейном коллайдере
при условии имеющихся экспериментальных ограничений на СР-нарушение.
В рамках минимальной суперсимметричной модели (MSSM) вычислены
однопетлевые конечнотемпературные поправки за счет взаимодействий бозонов Хиггса с
третьим поколением суперпартнеров кварков к двухдублетному хиггсовскому потенциалу.
В обширных областях пространства параметров MSSM возможен фазовый переход первого
рода, что расширяет возможные сценарии космологической эволюции.
Исследована модель NMSSM с точки зрения возможности обнаружения тяжелого
Хиггса на LHC и нейтралино в экспериментах по прямому детектированию темной
материи. При исследовании были учтены многочисленные ограничения, которые следуют
из B-физики, аномального магнитного момента мюона и отрицательных результатов
прямого детектирования темной материи.
В рамках развития проекта micrOMEGAs создан модуль для расчета сечений
детектирования частиц темной материи при прямом столкновении с наземным детектором.
Вычисления возможны для любой модели элементарных частиц, представленной в
формате CalcHEP. Проведены исследования, показывающие, как можно определить тип
частицы темной материи, сравнивая результаты детекторов, созданных на основе
различных материалов. Модель Technicolor была реализована в формате программы
CalcHEP.
Завершено изучение стабилизированной модели Рэндалл-Сундрума. Найдено
решение линеаризованных уравнений движения в присутствии материи на бране с
отрицательным натяжением и найден ньютоновский предел теории. Это позволяет
рассчитывать эффекты, обусловленные наличием на бране топологических дефектов,
например, космических струн.
В космологических моделях реального мира как мембраны с материей в пятимерном
пространстве-времени получены ограничения на параметры моделей, следующие из
требования, чтобы модель воспроизводила основные экспериментальные космологические
параметры: время жизни Вселенной и первичный ядерный синтез гелия; вычислена
плотность энергии (тяжелых) гравитонов, излученных веществом, сосредоточенным на
мембране, в дополнительное измерение в процессе эволюции Вселенной.
Исследованы космологические модели с нелокальным скалярным полем и
квадратичным потенциалом. Показано, что модель порождает бесконечное множество
локальных моделей со скалярными и фантомными скалярными полями.
В рамках финслеровой общей теории относительности, основанной на группе
DISIMb(2), найдено точное решение задачи Шварцшильда. Это решение согласуется с
данными астрономических наблюдений, согласно которым ньютонова динамика
нарушается вдали от источника гравитации.
Дано строгое определение оператора квантованного поля в некоммутативной
квантовой теории поля. Тем самым заложена основа для доказательства теоремы
реконструкции Уайтмана в этой теории.
Вычислены трехпетлевые поправки в статический потенциал кварк-антикваркового
взаимодействия, обусловленные замкнутыми фермионными петлями.
Предложены методы вейлевского квантования производных дробного порядка в
фазовом пространстве. Получены дифференциальные уравнения дробного порядка,
описывающие электромагнитные поля в диэлектрических средах. Разработаны методы
дробного векторного анализа для описания нелокальных свойств сред и полей.
В развитие метода, использующего принцип компенсации Н.Н. Боголюбова в
калибровочных теориях Стандартной Модели, получено значение глюонного конденсата в
КХД в удовлетворительном согласии с феноменологией. В рамках того же метода без
введения дополнительных параметров получены массы и ширины основных состояний
векторных и псевдовекторных мезонов с изотопическим спином 1.
В рамках полужесткого подхода КХД исследованы процессы ассоциативного
рождения W/Z бозонов и тяжелых кварков с учетом диаграмм высших порядков теории
возмущений. Изучено рождение и поляризация Y-мезонов при энергиях Теватрона и LHC.
Сотрудники ОТФВЭ принимали активное участие в работе международных групп
по разработке программ физических исследований и теоретическому моделированию
ожидаемых эффектов на коллайдерах Tevatron, LHC, ILC.
В 2008 году сотрудниками ОТФВЭ по данной теме опубликовано 55 научных работ
(из них 35 в рецензируемых журналах и одна монография); сделано около 30 докладов на
международных и российских конференциях и совещаниях.
В работе принимали участие:
Арбузов Б.А., Байков П.А., Богословский Г.Ю., Боос Э.Э., Боос Г.Э., Буничев В.Е., Вернов
С.Ю., Волобуев И.П., Давыдычев А.И., Дубинин М.Н., Зотов Н.П., Иофа М.З, Кубышин
Ю.А., Липатов А.В, Минеев В.C., Мнацаканова М.Н., Пухов А.Е., Рахметов Э.Р., Саврин
В.И., Сладь Л.М., Смирнов В.А., Смоляков М.Н., Тарасов В.Е., Троицкий В.Е., Шерстнев
А.В., а также сотрудники ОИЯИ, ИЯИ РАН, ИЯФ СО РАН, ФИ РАН, МИ РАН, Самарского
госуниверситета, DESY, DESY-Zeuthen (Германия), University of Mainz и University of
Karlsruhe (Германия), CERN (Швейцария), FNAL (США), University of Helsinki
(Финляндия), LAPP/LAPTH (Франция), КЕК (Япония), University of Lund (Швеция).
Работа отражена в публикациях:
1. Arbuzov B.A., Infrared non-perturbative QCD running coupling from Bogoliubov compensation
approach, Proc. of Int. Seminar on Contemporary Problems of Elementary Particle Physics (1718 January 2008, Dubna, Moscow region, Russia), JINR, Russia, 2008, pp. 156—163
2. Tarasov V.E., Quantum Mechanics of Non-Hamiltonian and Dissipative Systems, Elsevier
Science, Amsterdam, 2008, 540 pp. (монография)
3. Baikov P.A., Chetyrkin K.G., Sturm C., New Results in Four and Five Loop QED calculations //
Nucl.Phys.Proc.Suppl., 2008, v. 183, pp. 8-13
4. Bogoslovsky G.Yu., Rapidities and observable 3-velocities in the flat Finslerian event space with
entirely broken 3D isotropy // SIGMA, 2008, v. 4 N0. 45 pp. 1-21
5. Boos E.E., Bunichev V.E., Schreiber H.J., Prospects of a Search for a New Massless Neutral
Gauge Boson at the ILC // Phys.Rev.D, 2008, v. 78, 015007
6. Boos E.E., Bunichev V.E., Search for anomalous Wtb couplings in single top quark
7. Dubinin M.N., Sukachev A. // K0 ---> anti-K0, B0 ---> anti-B0 mixings in the MSSM with
explicit CP violation in the Higgs sector, // Ядерная физика, 2008, т. 71 стр. 374-387
8. Aref'eva I.Ya., Joukovskaya L.V., Vernov S.Yu., Dynamics in nonlocal linear models in the
Friedmann-Robertson-Walker metric // J. Phys. A: Math. Theor., 2008, v. 41, 304003
9. Вернов С.Ю., Построение точных решений в двухполевых космологических моделях //
Теоретическая и математическая физика, 2008, т. 155(1), стр. 47-61
10. Smolyakov M.N., Volobuev I.P., Single-brane world with stabilized extra dimension,
International Journal of Modern Physics A, 2008, v. 23, No. 5, pp. 761-775.
11. Baranov S.P., Lipatov A.V., Zotov N.P., Prompt photon hadroproduction at high energies in offshell gluon-gluon fusion// Phys. Rev. D, 2008, v. 77, 074024
12. Lipatov A.V., Zotov N.P., Beauty production in two-photon interactions at LEP2: k_T
factorization versus data // Письма в ЖЭТФ, 2008, т. 87 стр. 10-14.
13. Chaichian M., Mnatsakanova M., Tureanu A., Vernov Yu.S., Test Functions Space in
Noncommutative Quantum Field Theory // JHEP, 2008, v. 0809, p. 125
14. Pukhov A.E. et al., LHC Signatures of New Gauge Bosons in Minimal Higgsless Model //
Phys.Rev.D, 2008, v. 78, p. 031701
15. Smirnov A.V., Smirnov V.A., Steinhauser M., Fermionic contributions to the three-loop static
potential// Nucl. Phys. Proc. Suppl., 2008, v. 183, p. 308
16. Tarasov V.E., Universal electromagnetic waves in dielectric // Journal of Physics: Condensed
Matter, 2008, v. 20, No.17, 175223
17. Krutov A.F., Troitsky V.E., Tsirova N.A., Asymptotic behavior of the deuteron form factors in the
two-nucleon model and electron scattering experiments at GeV energies at JLab // Phys. Rev. C.,
2008, v. 78, 044002