Письмо ректору

  Телефонный   справочник

    Электронная     почта


  Министерство науки и высшего образования РФ
5-100.png Программа повышения конкурентоспособности
Противодействие коррупции
Наука и образование против террора
Диссертационные советы
Российский студенческий центр
Социальный навигатор
Оформление социальной студенческой карты
Study in Russia
NEVOD.png Уникальная научная установка НЕВОД
TEMP.png Турнир «ТеМП 2018»
50x75.png Международная олимпиада для студентов
Олимпиада «Я - профи»
eend_fond.png Эндаумент-фонд НИЯУ МИФИ



Новости университета



29.08.2016

Ученые МИФИ изучают эффекты дополнительных пространств в физике частиц и космологии

В настоящий момент существуют десятки теоретических моделей, способных объяснить такие аспекты физики высоких энергий, как темная материя, инфляционная теория, бариосинтез, механизм Хиггса и др. Открытие ускоренного расширения Вселенной, прецизионные измерения характеристик космического микроволнового фона, косвенные подтверждения существования темной материи во Вселенной существенно подтолкнули развитие как наблюдательной, так и теоретической космологии. Все отчетливее видна связь между космологическими процессами в ранней Вселенной и физикой элементарных частиц. Теории с дополнительными компактными измерениями (многомерная гравитация) показали свою эффективность в объяснении ряда явлений как в космологии, так и в физике элементарных частиц, таких как инфляция, барионная асимметрия, черные дыры и темная материя. В связи с этим многомерная гравитация может стать одной из основ фундаментальной теоретической физики. Сегодня теории с дополнительными пространствами являются актуальным направлением исследований в теоретической физике.

В свою очередь развитие коллайдерной техники привело к открытию большого количества новых частиц, что явилось блестящим подтверждением Стандартной Модели (СМ) физики частиц. Настоящим триумфом СМ стало открытие бозона Хиггса в экспериментах на LHC в CERN. Однако несмотря на успехи СМ в объяснении физики высоких энергий, существует ряд вопросов и проблем, которые не находят своего объяснения в ее рамках. К ним, например, относятся объяснение феномена барионной асимметрии, происхождение поля Хигсса, образование ранних квазаров и многое другое.

На кафедре №40 НИЯУ МИФИ в одной из групп под руководством доктора физико-математических наук, профессора С.Г. Рубина развивается теоретическое направление, в основе которого лежит идея многомерной гравитации.

В течение последних нескольких лет на основе этого подхода удалось получить интересные результаты. Так, в диссертации одного из сотрудников кафедры Алексея Гробова "Эффекты дополнительных пространств в физике частиц и космологии" предложенные и разработанные им модели базируются на идеях многомерной гравитации и позволяют продвинуться в понимании взаимосвязей астрофизических явлений и физики микромира.

В своей работе Алексей рассматривает, как дополнительные пространства могут проявлять себя в нашей Вселенной. «Можно представить Вселенную как многомерную сложную структуру, и, с четырехмерной точки зрения, многомерность Вселенной будет проявляться в существовании частиц», – отметил ученый.

В научной группе основываются на том, что Вселенная родилась с несимметричными искаженными дополнительными пространствами, которые, эволюционируя, постепенно превращались в устойчивую конфигурацию. В процессе симметризации дополнительных пространств появляются калибровочные симметрии, что позволяет объяснить явление барионной асимметрии. Барионная асимметрия Вселенной — наблюдаемое преобладание в видимой части Вселенной вещества над антивеществом. Предполагается, что барионная асимметрия может быть связана с наличием тёмной материи. Поиск первичной антиматерии и темной материи очень важен, поскольку невозможно интерпретировать некоторые результаты экспериментов стандартным способом. «Например, известный эффект, обнаруженный на эксперименте ПАМЕЛА, интерпретируется как существование темной материи, которая аннигилирует с образованием позитронов. Обнаружение же в космических лучах антиядер будет указывать на существование первичной антиматерии, образованной на начальном этапе эволюции Вселенной».

В физике элементарных частиц очень важны симметрии. В многомерной гравитации симметрия, которой обладает дополнительное пространство, приводит к наблюдаемой симметрии в лагранжиане и законам сохранения (теорема Нётер). «Известно, например, что симметрия физических законов относительно сдвигов во времени означает эквивалентность каждого момента времени, что приводит к закону сохранения энергии. Если сравнить радиоактивный распад в разные моменты времени при одинаковых условиях, то физический закон не изменится. Симметрия относительно сдвигов системы в пространстве будет означать однородность пространства, что приводит к закону сохранения импульса. Симметрия относительно поворотов в пространстве приводит к закону сохранения момента импульса. Задача, которая стоит перед учеными, – исследовать различные симметрии».

В результате проделанной работы впервые было показано, что релаксационные процессы метрики дополнительного пространства с топологией тора приводят к наблюдаемому избытку барионов. «Мы рассмотрели процессы симметризации дополнительного изначально несимметричного пространства, и к чему они приводят. Тем самым была построена космологическая модель, позволяющая описать образование барионной асимметрии Вселенной, основанная на учете эволюции дополнительного пространства».

В настоящий момент все указывает на то, что в центрах галактик присутствуют сверхмассивные черные дыры с массой в миллионы и миллиарды масс Солнца. В астрофизике существуют механизмы, способные объяснить образование таких черных дыр. Однако данные наблюдений указывают на существование черных дыр настолько массивных и настолько рано образовавшихся, что их появление трудно объяснить стандартным образом. Подход, развиваемый в научной группе профессора С.Г. Рубина, позволяет показать, что эволюция скалярных полей на инфляционной стадии развития Вселенной приводит к формированию в нашей Вселенной первичных черных дыр в широком диапазоне масс, что дает возможность описать процесс реионизации и образование ранних квазаров.

Работа, проделанная в теоретической группе кафедры №40, показывает, что предположение о существовании дополнительных пространственных измерений предоставляет широкие возможности для объяснения различных явлений и эффектов космологии и физики частиц.


Количество показов: 1250

Возврат к списку


Добавить комментарий