Автореферат (Теория распространения элементарных частиц между средой с топологическим взаимодействием и вакуумом и ее применение в физике тяжелых ионов и астрофизике)

Ôåäåðàëüíîå ãîñóäàðñòâåííîå áþäæåòíîå îáðàçîâàòåëüíîå ó÷ðåæäåíèåâûñøåãî îáðàçîâàíèÿ¾Ñàíêò-Ïåòåðáóðãñêèé ãîñóäàðñòâåííûé óíèâåðñèòåò¿Íà ïðàâàõ ðóêîïèñèÊîëåâàòîâ Ñåðãåé Ñåðãååâè÷Òåîðèÿ ðàñïðîñòðàíåíèÿ ýëåìåíòàðíûõ ÷àñòèöìåæäó ñðåäîé ñ òîïîëîãè÷åñêèìâçàèìîäåéñòâèåì è âàêóóìîì è åå ïðèìåíåíèåâ ôèçèêå òÿæåëûõ èîíîâ è àñòðîôèçèêåàêñèîííûõ ïîëåé01.04.02 Òåîðåòè÷åñêàÿ ôèçèêàÀÂÒÎÐÅÔÅÐÀÒäèññåðòàöèè íà ñîèñêàíèå ó÷åíîé ñòåïåíèêàíäèäàòà ôèçèêî-ìàòåìàòè÷åñêèõ íàóêÑàíêò-Ïåòåðáóðã 2016Ðàáîòà âûïîëíåíà â ÔÃÁÎÓ ÂÎ ¾Ñàíêò-Ïåòåðáóðãñêèé ãîñóäàðñòâåííûéóíèâåðñèòåò¿Íàó÷íûé ðóêîâîäèòåëü:Àíäðèàíîâ Àëåêñàíäð Àíäðååâè÷,ä. ô.-ì. í., ïðîôåññîðÎôèöèàëüíûå îïïîíåíòû:ÊèìÂèêòîðñò.

íàó÷. ñîòð.,ÿäåðíîéÒèìîôååâè÷,ä. ô.-ì. í.,Ïåòåðáóðãñêèéôèçèêèèíñòèòóòèì. Á. Ï. Êîíñòàíòèíîâà,çàì. ðóê. îòä. ôèçèêè âûñîêèõ ýíåðãèéÏðîíüêîÀíäðåéÃåîðãèåâè÷,Ñàíêò-Ïåòåðáóðãñêîåê. ô.-ì. í.,îòäåëåíèåìàòåìàòè÷åñêîãî èíñòèòóòà èì. Â.À. Ñòåêëîâà ÐÀÍ,ñò. íàó÷. ñîòð.Âåäóùàÿ îðãàíèçàöèÿ:Ìîñêîâñêèéãîñóäàðñòâåííûéóíèâåðñèòåòèì.

Ì. Â. ËîìîíîñîâàÇàùèòà ñîñòîèòñÿ ¾ 13 ¿îêòÿáðÿ2016 ã. â 16:30 ÷àñîâ íà çàñåäàíèè äèññåðòàöèîííîãî ñîâåòà Ä 212.232.24 ïðè Ñàíêò-Ïåòåðáóðãñêîì ãîñóäàðñòâåííîì óíèâåðñèòåòå ïî àäðåñó: 199004, Ñàíêò-Ïåòåðáóðã, Ñðåäíèé ïð.,Â.Î., ä. 41/43, àóä. 304Ñ äèññåðòàöèåé ìîæíî îçíàêîìèòüñÿ â Íàó÷íîé áèáëèîòåêå èì. Ì. ÃîðüêîãîÑÏáÃÓ è íà ñàéòåhttps://disser.spbu.ru/disser/Àâòîðåôåðàò ðàçîñëàí ¾¿2016 ã.Îòçûâû è çàìå÷àíèÿ ïî àâòîðåôåðàòó â äâóõ ýêçåìïëÿðàõ, çàâåðåííûå ïå÷àòüþ, ïðîñüáà âûñûëàòü ïî àäðåñó 198504, Ñàíêò-Ïåòåðáóðã, Óëüÿíîâñêàÿ óë.,ä.1, êîðïóñ È, êàá. 421.Ó÷åíûé ñåêðåòàðüäèññåðòàöèîííîãî ñîâåòà,ä.ô.-ì.í.Àêñ¼íîâà Åëåíà Âàëåíòèíîâíà3Îáùàÿ õàðàêòåðèñòèêà ðàáîòûÀêòóàëüíîñòü òåìû èññëåäîâàíèÿ.Èíòåðåñ ê âîçìîæíûì íàðóøåíèÿì Ëîðåíö ñèììåòðèè è äðóãèõ ôóíäàìåíòàëüíûõ ñèììåòðèé çíà÷èòåëüíîâîçðîñ â ïîñëåäíèå äåñÿòèëåòèÿ.

Íåñìîòðÿ íà òî, ÷òî â îðèãèíàëüíîé ðàáîòåÊýððîëà-Ôèëäà-Äæåêèâà áûëî ïîêàçàíî îòñóòñòâèå ñâÿçàííûõ ñ íàðóøåíèåì ÷åòíîñòè íàáëþäàåìûõ ýôôåêòîâ â èçëó÷åíèè äàëåêèõ ðàäèîãàëàêòèê,èõ ìîäåëü äî ñèõ ïîð ïðåäñòàâëÿåò çíà÷èòåëüíûé èíòåðåñ. Åñòü íåêîòîðûåîáëàñòè, â êîòîðûõ ýëåêòðîäèíàìèêà Ìàêñâåëëà-×åðíà-Ñàéìîíñà (òàêæå èçâåñòíàÿ êàê ýëåêòðîäèíàìèêà Êýððîëëà-Ôèëäà-Äæåêèâà) ìîæåò îïèñûâàòüïðîèñõîäÿùèå òàì ïðîöåññû.Íàïðèìåð, â ðÿäå ðàáîò ïðåäïîëàãàëîñü, ÷òî íàðóøåíèå ïðîñòðàíñòâåííîé ÷åòíîñòè ìîæåò âîçíèêàòü ïðè íåöåíòðàëüíûõ ñòîëêíîâåíèÿõ òÿæåëûõèîíîâ, ïðîÿâëÿÿñü â âèäå êèðàëüíîãî ìàãíèòíîãî ýôôåêòà. Ñïîíòàííîå íàðóøåíèå ïðîñòðàíñòâåííîé ÷åòíîñòè òàêæå ìîæåò âîçíèêàòü ïðè äîñòàòî÷íîáîëüøîé ïëîòíîñòè áàðèîííîãî âåùåñòâà. Íå òàê äàâíî íåñêîëüêî ýêñïåðèìåíòîâ ïî ñòîëêíîâåíèþ òÿæåëûõ èîíîâ âûÿâèëè àíîìàëüíûé âûõîä ëåïòîííûõïàð, è áûëî ïîêàçàíî, ÷òî äàííûé ýôôåêò ìîæåò áûòü âûçâàí ëîêàëüíûìíàðóøåíèåì ïðîñòðàíñòâåííîé ÷åòíîñòè â ñòàëêèâàþùèõñÿ ÿäðàõ.Äðóãîé âîçìîæíûé èñòî÷íèê ìàêðîñêîïè÷åñêîãî íàðóøåíèÿ ïðîñòðàíñòâåííîé ÷åòíîñòè àêñèîííûé ôîí.

Ðÿä íåäàâíèõ ýêñïåðèìåíòîâ ïîêàçàëàíîìàëüíî áîëüøîé âûõîä âûñîêîýíåðãåòè÷íûõ ïîçèòðîíîâ â êîñìè÷åñêèõëó÷àõ è îòñóòñòâèå ïîäîáíîãî ýôôåêòà äëÿ àíòèïðîòîíîâ. Íåñìîòðÿ íà òî,÷òî ýòè ðåçóëüòàòû ìîæíî îáúÿñíèòü àñòðîôèçè÷åñêèìè ïðîöåññàìè (íàïðèìåð, èçëó÷åíèåì ïóëüñàðîâ), âîçìîæíîñòü âîçíèêíîâåíèÿ àíîìàëüíîãî âûõîäà ïîçèòðîíîâ èç-çà íàëè÷èÿ òåìíîé ìàòåðèè, íà ðîëü êîòîðîé ïðåòåíäóþòàêñèîíû, ïðåäñòàâëÿåòñÿ î÷åíü èíòåðåñíîé.  ïîñëåäíåå âðåìÿ âåäóòñÿ èññëåäîâàíèÿ, ðàññìàòðèâàþùèå àêñèîííûé ôîí, ñîáèðàþùèéñÿ âîçëå î÷åíüïëîòíûõ çâåçä (íàïðèìåð, íåéòðîííûõ), îêîëî ÷åðíûõ äûð, è äàæå áîçîííûå4àêñèîííûå çâåçäû.

Áûëî ïîêàçàíî, ÷òî íàðóøåíèå ïðîñòðàíñòâåííîé ÷åòíîñòè ìîæåò âîçíèêàòü ïðè áîçå-ýéíøòåéíîâñêîé êîíäåíñàöèè àêñèîíîâ èëèàêñèîíîïîäîáíûõ ïîëåé íà ðàçëè÷íûõ àñòðîôèçè÷åñêèõ ìàñøòàáàõ. Êðîìåòîãî, ïîëó÷åííûå â äàííîé ðàáîòå ðåçóëüòàòû ìîãóò íàéòè ïðèìåíåíèå â èññëåäîâàíèè âåéëåâñêèõ ïîëóìåòàëëîâ.Ñòåïåíü ðàçðàáîòàííîñòè òåìû èññëåäîâàíèÿ. Ìîäåëü ÊýððîëëàÔèëäà-Äæåêèâà áûëà ðàññìîòðåíà àâòîðàìè â êëàññè÷åñêîé ðàáîòå (S. M.Carroll, G. B. Field, R. Jackiw, Limits on a Lorentz and Parity Violating Modication of Electrodynamics, // Phys. Rev.

D. 1990. Vol. 41. P. 1231), ãäå ïîäðîáíîîáñóæäàëàñü ýëåêòðîäèíàìèêà Ìàêñâåëëà-×åðíà-Ñàéìîíñà âî âñåì ïðîñòðàíñòâå, è ðàññìàòðèâàëèñü âîçìîæíûå íàáëþäàåìûå ýôôåêòû íàëè÷èÿ íàðóøåíèÿ ÷åòíîñòè íà ìàñøòàáàõ Âñåëåííîé. Ïîçæå áûëà ðàçâèòà ïðåäëîæåííàÿìîäåëü, ïîäðîáíî èññëåäîâàíî ðàñïðîñòðàíåíèå ôîòîíîâ è ôåðìèîíîâ â ñðåäå ñ íàðóøåííîé ÷åòíîñòüþ.  ÷àñòíîñòè, áûëè íàéäåíû äèñïåðñèîííûå ñîîòíîøåíèÿ è ïðîïàãàòîðû äëÿ ðàññìàòðèâàåìûõ ÷àñòèö. Êðîìå òîãî, áûëîïîêàçàíî, ÷òî ïàðàìåòðû ñðåäû, îòâå÷àþùèå çà ôåðìèîííûé è ôîòîííûéñåêòîðà, ñâÿçàíû äðóã ñ äðóãîì (A. A. Andrianov, P. Giacconi and R.

Soldati,Lorentz and CPT violations from Chern-Simons modications of QED, // JHEP.2002. Vol. 0202. P. 030).Òàêæå áûëà ïðîäåìîíñòðèðîâàíà âîçìîæíîñòü âîçíèêíîâåíèÿ ñïîíòàííîãî íàðóøåíèÿ ïðîñòðàíñòâåííîé ÷åòíîñòè ïðè êîíå÷íîé áàðèîííîé ïëîòíîñòè â çàäàííîì îáúåìå, è áûëî ïðåäëîæåíî îáúÿñíåíèå àíîìàëüíîãî âûõîäàäèëåïòîííûõ ïàð â ñòîëêíîâåíèÿõ òÿæåëûõ èîíîâ, îñíîâàííîå íà èçìåíåíèèäèñïåðñèîííûõ ñîîòíîøåíèé ôîòîíîâ è âåêòîðíûõ ìåçîíîâ â ñðåäå ñ íàðóøåííîé ÷åòíîñòüþ (A. A. Andrianov and D. Espriu, On the possibility of P-violationat nite baryon-number densities, // Phys.

Lett. B. 2008. Vol. 663. P. 450).Öåëè è çàäà÷è äèññåðòàöèîííîé ðàáîòû. Öåëüþ íàñòîÿùåé ðàáîòûáûëî ïîñòðîåíèå îáùåãî ìåõàíèçìà îïèñàíèÿ ðàñïðîñòðàíåíèÿ ýëåìåíòàðíûõ÷àñòèö ìåæäó ñðåäîé ñ íàðóøåííîé ÷åòíîñòüþ è âàêóóìîì, à òàêæå èñïîëü5çîâàíèå äàííîãî ìåõàíèçìà äëÿ ïîëó÷åíèÿ òåîðåòè÷åñêèõ ðåçóëüòàòîâ, îïèñûâàþùèõ ãðàíè÷íûå ýôôåêòû â ôèçèêå òÿæåëûõ èîíîâ è àñòðîôèçèêå. Äëÿäîñòèæåíèÿ óêàçàííûõ öåëåé áûëè ðåøåíû ñëåäóþùèå çàäà÷è:•Ïîëó÷åíèå òî÷íûõ ðåøåíèé ìîäåëè ñ ëàãðàæèàíîì, â êîòîðîì ÷ëåí×åðíà-Ñàéìîíñà íàðóøàåò ÷åòíîñòü â ïîëîâèíå ãèïåðïðîñòðàíñòâà.•Íàõîæäåíèå êîýôôèöèåíòîâ îòðàæåíèÿ è ïðîõîæäåíèÿ äëÿ ðàçëè÷íûõ÷àñòèö è àíàëèç èõ ïðèìåíåíèÿ â ôèçèêå òÿæåëûõ èîíîâ.•Ïîñòðîåíèå óïðîùåííîé ìîäåëè âíóòðåííåãî ñòðîåíèÿ êîìïàêòíûõ çâåçäè ïðèìåíåíèå ïîëó÷åííûõ ðåçóëüòàòîâ äëÿ îïèñàíèÿ ïðîöåññîâ ðàäèàöèîííîé ïåðåäà÷è òåïëà.Íàó÷íàÿ íîâèçíà.

 íàñòîÿùåé ðàáîòå ïîäðîáíî èññëåäîâàí ïåðåõîäýëåìåíòàðíûõ ÷àñòèö ìåæäó âàêóóìîì è ïðîñòðàíñòâîì ñ íàðóøåííîé ÷åòíîñòüþ. Ïðèíöèïèàëüíî íîâûì ðåçóëüòàòîì ÿâëÿåòñÿ îïèñàíèå ãðàíè÷íûõýôôåêòîâ, ñâÿçàííûõ ñ îòðàæåíèåì è ïðåëîìëåíèåì. Òàê, ïîëó÷åíû êîýôôèöèåíòû îòðàæåíèÿ è ïðîõîæäåíèÿ äëÿ ðàçëè÷íûõ ÷àñòèö, è îïèñàíà âîçìîæíîñòü èõ ïðèìåíåíèÿ äëÿ èññëåäîâàíèÿ ðàçëè÷íûõ îáúåêòîâ.Òåîðåòè÷åñêàÿ è ïðàêòè÷åñêàÿ çíà÷èìîñòü. Ïîëó÷åííûå â äèññåðòàöèè ðåçóëüòàòû ìîãóò áûòü èñïîëüçîâàíû äëÿ ðÿäà áóäóùèõ ýêñïåðèìåíòîâ, íàöåëåííûõ íà èçó÷åíèå êîìïàêòíûõ çâåçä (îïðåäåëåíèå íàëè÷èÿ è âåëè÷èíû ïñåâäîñêàëÿðíîãî êîíäåíñàòà ó ïîâåðõíîñòè) è îáëàñòåé ñ íåòðèâèàëüíûì òîïîëîãè÷åñêèì çàðÿäîì â ôèçèêå òÿæåëûõ èîíîâ.

Òàêæå îïèñàíèåãðàíè÷íûõ ýôôåêòîâ ìîæåò áûòü ïîëåçíî ïðè èññëåäîâàíèè ñâîéñòâ âåéëåâñêèõ ïîëóìåòàëëîâ.Ìåòîäîëîãèÿ è ìåòîäû èññëåäîâàíèÿ.  ðàáîòå àêòèâíî èñïîëüçóþòñÿ ðàçëè÷íûå ìåòîäû êâàíòîâîé òåîðèè ïîëÿ.  ÷àñòíîñòè, èñïîëüçóåòñÿòðþê Øòþêåëüáåðãà ïðè ïîñòðîåíèè ëàãðàíæèàíà ìîäåëè; äëÿ îïèñàíèÿ ñâÿçè ìåæäó âàêóóìíûìè ñîñòîÿíèÿìè ïðèìåíÿþòñÿ ïðåîáðàçîâàíèÿ Áîãîëþáî6âà è òåîðèÿ ãðóïï. Îïèñàíèå ãðàíè÷íûõ ýôôåêòîâ îñíîâàíî íà èíòåãðèðîâàíèè îáùèõ ðåøåíèé óðàâíåíèé ïîëÿ â èìïóëüñíîì ïðîñòðàíñòâå ïî ìàëîìóïðîìåæóòêó âäîëü ãèïåðïîâåðõíîñòè, ðàçäåëÿþùåé îáëàñòè ñ ðàçíûìè ñâîéñòâàìè.Ïîëîæåíèÿ, âûíîñèìûå íà çàùèòó:1. Äëÿ ìîäåëè ñ íàðóøàþùèì ÷åòíîñòü ïîëóïðîñòðàíñòâîì íàéäåíû îáùèå ðåøåíèÿ äëÿ âåêòîðíûõ ïîëåé, íàéäåíà ñâÿçü ìåæäó âàêóóìíûìèñîñòîÿíèÿìè, ïîñòðîåí îáùèé ìåõàíèçì ðåøåíèÿ ïîäîáíûõ çàäà÷.2.

 ðàññìàòðèâàåìîé ìîäåëè ïîäðîáíî îïèñàíû ãðàíè÷íûå ýôôåêòû, ñâÿçàííûå ñ ïðîõîæäåíèåì è îòðàæåíèåì ÷àñòèö îò ãðàíèöû, ïîëó÷åíûçàâèñèìîñòè êîýôôèöèåíòîâ îòðàæåíèÿ è ïðîõîæäåíèÿ îò ïàðàìåòðîâñðåäû.  ÷àñòíîñòè ïîêàçàíî, ÷òî ïðè îïðåäåëåííûõ çíà÷åíèÿõ ïàðàìåòðîâ ñðåäû íàáëþäàåòñÿ ïîëíîå âíóòðåííåå îòðàæåíèå ïðè ïîïûòêåâåêòîðíûõ ÷àñòèö âûéòè èç îáëàñòè ñ íàðóøåíèåì ÷åòíîñòè.3. Óñòàíîâëåíî âëèÿíèå ïñåâäîñêàëÿðíîãî êîíäåíñàòà íà ìåõàíèçì îñòûâàíèÿ êîìïàêòíûõ çâåçä, è ïðîâåäåí àíàëèç çàâèñèìîñòè ðàäèàöèîííîéïåðåäà÷è òåïëà îò ïàðàìåòðîâ, îïèñûâàþùèõ ïëîòíîñòü óïîìÿíóòîãîêîíäåíñàòà.4. Ïðîèçâåäåí êîëè÷åñòâåííûé ðàñ÷åò âåðîÿòíîñòè ðàñïàäà ôîòîíà ñ öåëüþ îïèñàíèÿ ñïåêòðà âûñîêîýíåðãåòè÷åñêîãî èñòî÷íèêà, îêðóæåííîãîàêñèîííûì ôîíîì.Ñòåïåíü äîñòîâåðíîñòè è àïðîáàöèÿ ðåçóëüòàòîâ.

Äîñòîâåðíîñòüïîëó÷åííûõ â ðàáîòå âûâîäîâ îáåñïå÷èâàåòñÿ íàäåæíîñòüþ ïðèìåíÿåìûõ ìåòîäîâ è ïîäòâåðæäåíà ðåçóëüòàòàìè àïðîáàöèè ðàáîòû. Ðåçóëüòàòû äèññåðòàöèè äîêëàäûâàëèñü íà 7 ìåæäóíàðîäíûõ êîíôåðåíöèÿõ.Ïóáëèêàöèè. Ìàòåðèàëû äèññåðòàöèè îïóáëèêîâàíû âíèõ58ñòàòåé â âåäóùèõ ðåöåíçèðóåìûõ íàó÷íûõ æóðíàëàõ [18].ðàáîòàõ, èç7Ëè÷íûé âêëàä àâòîðà. Ñîäåðæàíèå è îñíîâíûå ïîëîæåíèÿ äèññåðòàöèè, âûíîñèìûå íà çàùèòó, îòðàæàþò ïåðñîíàëüíûé âêëàä àâòîðà â îïóáëèêîâàííûå ðàáîòû.

Ïîäãîòîâêà ðåçóëüòàòîâ ê ïóáëèêàöèè ïðîâîäèëàñü ñîâìåñòíî ñ ñîàâòîðàìè, ïðè÷åì âêëàä äèññåðòàíòà áûë îïðåäåëÿþùèì. Âñåïðåäñòàâëåííûå â äèññåðòàöèè ðåçóëüòàòû ïîëó÷åíû ëè÷íî àâòîðîì.Ñòðóêòóðà è îáúåì äèññåðòàöèè. Äèññåðòàöèÿ âêëþ÷àåò â ñåáÿ ââåäåíèå, 4 ãëàâû, çàêëþ÷åíèå è áèáëèîãðàôèþ. Îáúåì äèññåðòàöèè ñîñòàâëÿåò111 ñòðàíèö, èç íèõ 99 ñòðàíèö òåêñòà, âêëþ÷àÿ 14 ðèñóíêîâ. Áèáëèîãðàôèÿâêëþ÷àåò 109 èñòî÷íèêîâ íà 11 ñòðàíèöàõ.Ñîäåðæàíèå ðàáîòûÂî Ââåäåíèè îáîñíîâàíà àêòóàëüíîñòü äèññåðòàöèîííîé ðàáîòû, ðàñêðûòà ñòåïåíü ðàçðàáîòàííîñòè òåìû, ñôîðìóëèðîâàíà öåëü è àðãóìåíòèðîâàíà íàó÷íàÿ íîâèçíà èññëåäîâàíèÿ, ïîêàçàíà çíà÷èìîñòü ïîëó÷åííûõ ðåçóëüòàòîâ, ïðåäñòàâëåíû âûíîñèìûå íà çàùèòó íàó÷íûå ïîëîæåíèÿ.Ïåðâàÿ ãëàâà ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé êðàòêèé îáçîð ëèòåðàòóðû, ñâÿçàííîé ñ òåìîé äèññåðòàöèîííîãî èññëåäîâàíèÿ.