11 сентября 2012 года в ИТЭФ состоялся второй молодежный семинар, посвященный проблемам физики проекта Установки для Антипротонных и Ионных Исследований (FAIR).
В программу семинара вошли доклады по следующим темам:
10:15 – 11:00 Ю.М. Зайцев (ИТЭФ) «Детектор CBM и сверхплотная барионная материя»
11:00 -11:45 В.И. Захаров (ИТЭФ) «Киральная сверхпроводимость в кварк-глюонной плазме»
13:30 – 14:15 В.В. Брагута «Структура кварк-глюонной плазмы»
14:15 – 15:00 М.И. Поликарпов (ИТЭФ) «Элементарные сведения о графене»
Все лекторы – доктора физ-мат наук, тематика охватывает как обзор экспериментальных и теоретических результатов, так и новейшие экспериментальные данные, и последние теоретические достижения. Также были представлены результаты по моделированию графеноподобных материалов, которые как недавно было показано в некоторых отношениях являются двумерными аналогами кварк-глюонного вещества и могут исследоваться теми же методами, что и кварк-глюонная плазма.
В докладе доктора физ.-мат. наук, координатора российских институтов в эксперименте СВМ Ю.М. Зайцева «Детектор CBM и сверхплотная барионная материя» была рассмотрена физическая программа эксперимента СВМ, создаваемого в настоящее время большим коллективом физиков из 15 стран. Эксперимент будет проведен на строящемся в настоящее время ускорительно-накопительном комплексе ФАИР в г. Дармштадт (Германия).
В лекции было отмечено, что исследование фазовой диаграммы при высоких плотностях барионов является актуальной задачей современной экспериментальной физики. Была подробно рассмотрена экспериментальная установка СВМ, подробно рассмотрены все основные ее детекторы, предназначенные для регистрации и идентификации элементарных частиц, рождающихся при столкновении ионов. Специально было обращено внимание на роль российских институтов, которые участвуют в создании практически всех подсистем установки СВМ. Были объяснены основные методические проблемы, возникающие в процессе создания установки, и возможные способы решения этих проблем. Обсуждены временные сроки, которые запланированы для создания установки СВМ.
В докладе доктора физ.-мат. наук, профессора В.И. Захарова были представлены новые теоретические факты, свидетельствующие о существовании особой компоненты кварк-глюонной плазмы – сверхтекучей киральной фазы. Эта новая теория, которая позволяет с единой точки зрения объяснить основные экспериментальные факты по гидродинамическим свойствам кварк-глюонной плазмы предполагает, что плазма устроена аналогично двухкомпонентной сверхтекучей жидкости, предложенной Ландау. Однако теперь надо разрабатывать теорию релятивистской двухкомпонентной гидродинамики. Было сделано наблюдение, что нет плавного перехода от фононов к голдстоуновским частицам, что в свою очередь так же подразумевает, что нет прямого и очевидного обобщения нерелятивистской сверхтекучей гидродинамики. Приходится начинать напрямую с релятивистской задачи и вводить безмассовое поле, которое, может быть ответственно за сверхтекучесть. Это предположение подтверждается, если определить спектр возбужденных состояний и проверив, что и в самом деле спектр есть прямое обобщение результатов известных в нерелятивистском случае. Пример такого результата – существование второго звука. Важным подтверждением построенной теории являются данные численных экспериментов на решетках, где обнаружены магнитные монополи и струны. Магнитные струны определены как дефекты которые могут заканчиваться на линии т’Хофта, так же как электрические струны могут заканчиваться на вильсоновской линии. Потенциал, связанный с линией т’Хофта, соответствует взаимодействию тяжелых монополей. Монополи, в отличие от тяжелых кварков, не являются связанными в теориях Янга-Миллса. Соответственно, натяжение магнитных струн большого размера должно исчезать. Основной результат лекции – попытка объяснить низкую вязкость, полученная из фитов данных RHIC, что показывает, что следует принять во внимание квантовый эффект, что значит в свою очередь, что стандартная гидродинамика однокомпонентной жидкости может быть неприменима. Предложенная двухкомпонентная гидродинамика, является естественной структурой квантовой жидкости. И соответствующие гидродинамические уравнения должны быть применены в дальнейшем для фитирования экспериментальных данных по столкновениям тяжелых ионов.
В докладе доктора физ.-мат. наук В.В. Брагута представлены новые данные, полученные путем численного моделирования кварк-глюонной плазмы на суперкомпьютерах. В основном изучалась динамика магнитных монополей, и их взаимодействие. Было показано, что межмонопольные силы имеют истинно двухчастичный характер. При изучении зависимости вероятности рождения термальных монополей от температуры с использованием улучшенного решеточного действия, показано, что результаты для плотности, полученные впервые с таким действием слабо отличаются от результатов, полученных со стандартным вильсоновским действием. Более глубокое изучение распределения монополей в пространстве показало, что различие в плотности определяется различием в плотности расположенных на расстоянии одного шага решетки монополь-антимонопольных диполей, т.е. ультрафиолетовыми флуктуациями. Таким образом, мы впервые установили свойство универсальности, т.е. независимости от вида решеточного действия. для плотности монополей.
Также обсуждалась зависимость вероятности рождения термальных монополей от внешнего магнитного поля. Для этого исследование использовалась модель с 4-мя ароматами кварков и калибровочной симметрией SU(2). Показано, что наблюдается сильный рост плотности с ростом значения магнитного поля. Обнаружено, что отношение при нулевом внешнем поле очень близко к его значению при том же в теории без кварков. Следовательно, значение плотности в физических единицах меньше, поскольку в теории с кварками ниже, чем в теории без кварков. Результаты, представленные в данной лекции подтверждают сильное влияние магнитных степеней свободы на динамику кварк-глюонной плазмы, что согласуется с теоретическими положениями, представленными в лекции В.И. Захарова.
В докладе доктора физ.-мат. наук, профессора М.И. Поликарпова представлен новый подход к исследованию двумерного вещества – графена. Подход основан на перенесении методов, применяемых ранее для численного моделирования кварк-глюонной плазмы на теорию конденсированных сред. Неожиданная аналогия прослеживается на экстремальных свойствах обоих веществ. Экстремально малая вязкость плазмы является аналогом экстремально высокой проводимости графена. Особенно интересно влияние магнитного поля на свойства графена, это важно для развития теоретических положений и может оказаться чрезвычайно полезным для конструирования новых приборов и микросхем на основе графена. Оказывается введение магнитного поля на графенувую решетку совершенно аналогично случаю теории Янга-Миллса, изменение основных уравнений и численных алгоритмов напрямую переносится из области кварк-глюонной плазмы на графен. Полученные значения фазовых переходов в графене в присутствии магнитного поля и в зависимости от диэлектрической проницаемости подложки чрезвычайно важно проверить экспериментально.
