ITEP-LAT

Кафедра теоретической астрофизики и проблем термоядерной физики ФОПФ МФТИ

Cпециализация "квантовая гравитация и калибровочные поля"

Базовый институт - Институт Теоретической и Экспериментальной Физики

Приглашаются талантливые студенты и аспиранты всех вузов для преддипломной практики и научных исследований

Лекторы и руководители НИР – активно работающие специалисты в области элементарных частиц, квантовой теории поля, астрофизики. Руководитель специализации - всемирно известный ученый в области элементарных частиц В. И. Захаров.

Расписание лекций

За последние 20 лет область науки, которую обычно называют физикой высоких энергий и/или квантовой теорией поля и/или теорией элементарных частиц, претерпела революционные изменения. Ученые ищут не только новые элементарные частицы, но и новые состояния вещества при очень больших энергиях, и даже пытаются понять, как отличается геометрия пространства в микромире от привычного нам четырехмерного пространства. Новые задачи потребовали новых методов и новых способов описания. Теперь квантовая теория поля – это еще и теория фазовых переходов, теория квантовой информации, это элегантные геометрические конструкции в искривленных пространствах высшей размерности (D>4) и физика черных дыр. С развитием компьютерных технологий все чаще дорогие и масштабные эксперименты заменяются расчетами на мощных суперкомпъютерах. Только с появлением суперкомпьютеров удалось получить спектр масс адронов из лагранжиана Стандартной модели и предсказать свойства нового состояния вещества - кварк-глюонной плазмы. Это состояние вещества может быть создано в столкновениях тяжелых ядер и очень активно изучается в современных экспериментах.

ГЛЮОННЫЕ ПОЛЯ В ПРОТОНЕ   (ArXiv:hep-lat/0309176)
Расчеты на суперкомпьютерах коллаборации ДЕЗИ(Германия) - ИТЭФ(Россия) - Каназава(Япония) (). Доказано существование фундаментальных трехчастичных сил.

Специализация "Квантовая гравитация и калибровочные теории поля" создается для подготовки специалистов высшей квалификации в области теоретической и математической физики. Основным направлением данной специализации будет теоретическое и численное исследование квантовых систем с сильным взаимодействием, в частности, гравитационных и глюонных полей.

ЧЕРНЫЕ ДЫРЫ
оказались не только важнейшими объектами в космологии но также центральными понятиями в современной квантовой теории поля

Квантовая хромодинамика на сегодняшний день – это признанная теория сильных взаимодействий, которая описывает адроны, в частности, протоны, нейтроны и пионы. Однако, эта теория достаточно хорошо изучена только в области высоких энергий. Самые же интересные и фундаментальные явления – такие, как «собирание» кварков в протоны и нейтроны – происходят при низких энергиях. Это явление до сих пор не получило своего аналитического объяснения, несмотря на то, что теория сильных взаимодействий была создана почти 40 лет назад! Эта так называемая «проблема конфайнмента» является одной из 15 так называемых «задач тысячелетия», за решение каждой из них назначена премия в один миллион долларов. Важность решения этой проблемы трудно переоценить, учитывая, что сильные взаимодействия определяют природу ядерных сил. В настоящее время основной метод исследований низкоэнергетических явлений в физике адронов – это численные расчеты на суперкомпьютерах. Численные методы исследования квантовых систем будут являться одним из важных направлений в новой специализации.

ПРОСТРАНСТВО АНТИ-ДЕ-СИТТЕРА
согласно голографическому принципу, калибровочные теории связаны с квантовой гравитацией в пятимерном пространстве Анти-де-Ситтера

Другой фундаментальной проблемой является построение теории квантовой гравитации. Без подобной теории невозможно изучение ранней Вселенной и физики черных дыр. Успехи в наблюдательной астрономии в течение последнего десятилетия убедительно продемонстрировали, что черные дыры безусловно присутствуют в современной космологии и для их детального микроскопического описания требуются новые подходы к теории гравитации.

ГЛЮОННЫЕ ПОЛЯ В МЕЗОНЕ
Поля между кварком и антикварком создают силу 14 ТОНН, за объяснение этого явления назначена премия US $1000000, см. http://www.claymath.org/millennium

Замечательный прогресс, достигнутый при анализе сильновзаимодействующих калибровочных теорий в последние 10 лет, был основан на обнаружении связи теории квантовой гравитации с калибровочными теориями. Обнаруженная дуальность позволила совершенно по-новому взглянуть на проблему конфайнмента, как явление тесно связанное с физикой черных дыр. Это направление исследований, пожалуй, является одним из наиболее бурно развивающихся в современной теоретической физике, поэтому необходимо введение курсов, обеспечивающих студентов необходимой подготовкой.

Развитие фундаментальной физики в течение последних десятилетий продемонстрировало важность современных методов математической физики при анализе сильновзаимодействующих систем. В частности, исключительно важным оказалось применение современных достижений в области топологии, теории групп, алгебраической геометрии, теории нелинейных и интегрируемых систем. Наличие в ИТЭФе специалистов высшей квалификации по математической физике позволит обеспечить необходимую математическую подготовку в рамках новой специализации.

Помимо основных направлений подготовки специалистов по новой специализации необходимо отметить ряд важных смежных приложений. В последние годы методы дуальности активно применяются в теории квантовых фазовых переходов, в частности в теории графена, и теории сверхпроводимости. Методы квантовой гравитации в меньшем числе измерений позволили получить новые практически интересные результаты в физике динамики раздела сред и теории полимеров.

Вопросы, связанные с посещением лекций и семинаров, поиском научного руководителя задавать по электронной почте: gorskyitep.ru (Горский Александр Сергеевич), polykarpitep.ru (Поликарпов Михаил Игоревич), shevchenitep.ru (Шевченко Владимир Игоревич)