Отчет за 2003 г.

    ВЫЧИСЛИТЕЛЬНАЯ ФИЗИКА

В 2003 г. сотрудниками ЛИТ опубликовано более 150 научных работ в реферируемых журналах, докладах на научных конференциях и сообщениях ОИЯИ.

Выполнены исследования по улучшению качества спектров рассеяния, которое достигается благодаря использованию разрешения спектрометра как при вейвлет-фильтрации, так и при традиционных методах сглаживания данных малоуглового рассеяния нейтронов (рис. 4). Такой метод приводит к лучшим кривым фитирования, задаваемым формфактором модели на следующем этапе обработки данных. Кроме того, вейвлет-анализ позволяет выделять и анализировать фоновую составляющую (шум) и вводить инструментальные поправки [4].

Рис. 4. Результаты обработки методом скользящего окна (кривая 1) поверх исходных "сырых" данных (кривая 2) для нового (а) и старого (б) кольцевого детектора ЮМО

Предложена новая экспериментальная схема для квантовой телепортации тяжелой материи. Показано, что стандартная экспериментальная техника, используемая в ядерной физике, может с успехом применяться для телепортации спиновых состояний атомных ядер. Установлено, что нет никаких теоретических запретов на осуществление полного белловского измерения. Это означает, что реализация всех четырех возможных квантовых каналов передачи информации возможна, по крайней мере теоретически [5].

Проведены вычисления сечений однократной ионизации атомов гелия из основного и первого возбужденного состояний при релятивистских столкновениях с полностью ободранными ионами урана, обладающими зарядом Zp = +92 и кинетической энергией 1 ГэВ/нуклон. Учет взаимодействия налетающей частицы с электронами мишени проводился с помощью потенциалов Лиенара-Вихерта в рамках приближения прицельного параметра. Получены дифференциальные сечения ионизации для энергий вылетевшего электрона E 37 эВ ниже порога n = 2 иона He+. При вычислениях использовались нерелятивистские вариационные волновые функции начального и конечного состояний атома гелия, учитывающие электрон-электронные корреляции [6]. Предложен полу-релятивистский симметрический эйкональный вариант модели искаженных волн, позволяющий выйти за рамки первого борновского приближения и оценить вклад двухцентровых эффектов в задачах о релятивистских столкновенияx атомов с тяжелыми ионами [7].

Проведен комплексный анализ экспериментальных данных упругого, неупругого рассеяния -частиц и полных сечений реакций на ядрах 90,94Zr. Получены значения деформационных длин и отношений нейтрон-протонных мультипольных матричных элементов для 2+1 и 3+1 -состояний ядер 90,92,94,96Zr для разных типов налетающих частиц и проведен их сравнительный анализ. С целью выяснения природы обнаруженных фазовых сдвигов в рамках единого подхода проведен анализ экспериментальных данных неупругого рассеяния -частиц с энергиями 35,4; 40,0; 50,1 и 65,0 МэВ на ядрах 90,94Zr [8].

В рамках модели тяжелого фермиона, использованной для описания струи глюона, порождаемой поляризованным протоном, рассчитана односпиновая корреляция в дифференциальном сечении процесса образования пиона при протон-протонном столкновении, возникающая из-за интерференции механизмов обмена с одним и двумя глюонами в канале рассеяния. Показано, что измерение односпиновой корреляции может дать информацию об интерсептах оддерона и померона. Численный анализ в рамках модели позволяет вычислить эти характеристики [9].

Эйкональные фазы ядро-ядерного рассеяния рассчитываются в подходе Глаубера-Ситенко с использованием реалистических (типа фермиевских) плотностей ядер. Разработан метод восстановления из полученных фаз оптического потенциала вудс-саксоновского вида. Проведено сравнение восстановленных потенциалов с потенциалами прямой подгонки под эксперимент, а также с экспериментальными данными по дифференциальным сечениям упругого рассеяния и полным сечениям реакций [10].

Формфакторы ядра 12C рассчитаны в плосковолновом борновском приближении (БП), а также при учете искажения электронных волн в кулоновском поле ядра как в рамках высокоэнергетического приближения (ВЭП), так и путем численного решения уравнения Дирака (РУД). Ядерные волновые функции включают в себя особенности, связанные с альфа-кластеризацией и короткодействующими корреляциями нуклонов. Показано, что учет таких корреляций оказывает влияние на формфакторы в области сравнительно больших переданных импульсов, где значительные различия имеют место также при использовании различных методов расчета БП, ВЭД, РУД электронных волн. Сделан вывод о том, что метод РУД предпочтителен при изучении влияния на формфакторы корреляций нуклонов на малых и средних расстояниях [11].

Разработан метод построения периодически зависящих от времени гамильтонианов, для которых системы уравнений Шредингера допускают аналитические решения. Метод основан на стационарных точно решаемых задачах и специальных, зависящих от времени, калибровочных преобразованиях, переводящих стационарные задачи в нестационарные, при этом важен выбор начальных условий. В замкнутом аналитическом виде построен новый класс 2x2 периодически зависящих от времени гамильтонианов и вычислены соответствующие ему циклические решения. В частности, получены зависящие от времени гамильтонианы, средние значения которых, а также средние значения проекции спина, вычисленные по циклическим решениям, не зависят от времени. Как следствие, подход может быть использован для моделирования квантовых динамических потенциальных ям, обладающих эффектом локализации частиц [12].

Техника операторов сплетения применена к разностным уравнениям Шредингера с операторно-значными коэффициентами. Показано, что эти уравнения возникают естественным образом, когда при решении многоканальных уравнений Шредингера используется дискретный базис. Найдены новые семейства точно решаемых гамильтонианов [13].

Прохождение быстрых ди-мезоатомов через среду рассмотрено с квантово-механической точки зрения. Получен набор квантово-кинетических уравнений для элементов матрицы плотности, описывающих эволюцию их собственных состояний. Показано, что вероятностное описание внутренней динамики водородоподобных атомов невозможно даже при достаточно низких энергиях из-за "случайного" вырождения их энергетических уровней [14].

В рамках модели Намбу-Иона-Лазинио с тремя кварками изучены аномальные распады как в вакууме так и в -равновесной кварковой материи. Вероятность этих распадов уменьшается с ростом плотности, указывая на то, что аномальные мезонные взаимодействия зависят от среды [15]. Изучено поведение нейтральных псевдоскалярных мезонов , и как в вакууме, так и в -равновесной горячей и плотной кварковой материи. Рассмотрено 3 различных сценария: нулевая плотность и конечная температура; нулевая температура и конечная плотность асимметричной материи со странными валентными кварками и без них; и конечная температура и плотность. Найдено, что поведение основных наблюдаемых характеристик мезонов существенно зависит от частичного восстановления киральной симметрии в нестранном и странном секторах. При высокой плотности и нулевой температуре найдено, что масса увеличивается отклоняясь от массы даже в материи без странных валентных кварков, а вероятность распадов уменьшается с ростом плотности, указывая на то, что аномальные мезонные взаимодействия сильно зависят от среды [16].

Ведутся исследования по развитию макроскопической модели диссипативной магнетоупругой динамики вязкой спин-поляризованной ядерной материи в контексте сейсмической активности парамагнитной нейтронной звезды. Источник магнитного поля такой звезды связывается с парамагнетизмом Паули барионной материи, наведенным магнитным полем, вмороженным в звезду в процессе гравитационного коллапса массивной звезды-предшественницы. Особое внимание уделяется влиянию сдвиговой вязкости несжимаемой ядерной материи на нерадиальные магнетоупругие крутильные колебания, вызываемые звездотрясениями. С акцентом на том факте, что этот тип колебаний является уникальным для сейсмологии парамагнитной нейтронной звезды, показано, что высокочастотные моды затухают быстрее, чем низкочастотные. Полученные аналитические формулы для периода и времени затухания этих мод явно демонстрируют зависимость этих характеристик сейсмических колебаний от магнитной проницаемости и вязкости, значения которых берутся из ранних и недавних работ по транспортным коэффициентам ядерной материи. Показано также, что вязкость оказывает существенное влияние на продолжительность магнетокрутильных колебаний, но практически не влияет на периоды этой сейсмической моды, которые совпадают по длительности с периодами магнетаров - молодых нейтронных звезд, являющихся источниками мягкого -излучения и аномальных рентгеновских пульсаров. Представлены аргументы, что периодическое пульсирующее - и рентгеновское излучение магнетара можно интерпретировать как проявление слабо затухающих сейсмических магнетокрутильных колебаний парамагнитной нейтронной звезды [17].

На языке СИ разработан переносимый универсальный программный комплекс для численно-аналитического решения систем алгебраических уравнений с конечным числом корней. Данный комплекс основан на оригинальных алгоритмах, разработанных в ЛИТ, для преобразования исходной системы уравнений в эквивалентную ей, так называемую инволютивную форму, удобную как для исследования общих свойств решений, так и для их явного нахождения [18].

Достигнуто существенное улучшение алгоритма, реализованного в виде программы на языке СИ, вычисления когомологий алгебр и супералгебр Ли векторных полей, что важно для эффективного исследования общематематических свойств современных суперсимметричных моделей теории поля и физики частиц [19].

© Лаборатория Информационных Технологий, ОИЯИ, Дубна, 2004
Т.Стриж