Аннотация результатов, полученных в 2014 году
В 2014 г. исследовательским коллективом изучен широкий круг задач современной теоретической физики, многие из которых находятся на стыке сразу нескольких направлений, таких как физика элементарных частиц, астрофизика и космология. В значительной степени проведенные исследования были направлены на построение и изучение моделей физики за пределами Стандартной модели (СМ), а также выявление, на основе теоретического анализа, характерных процессов и явлений (сигнатур), с помощью которых можно было бы проверить эти модели в экспериментах. Исследованы суперсимметричные модели с низким масштабом нарушения суперсимметрии, суперсимметричные модели с расщепленным спектром частиц, модели с дополнительными пространственными измерениями, модель nuMSM, содержащая помимо частиц СМ три правых нейтрино, модели с парафотонами, аксионами и другими легкими частицами. Из совокупности имеющихся экспериментальных данных были поставлены ограничения на параметры моделей, определены оптимальные пути их поиска на Большом адронном коллайдере, на ILC, в beam-dump экспериментах на пучках высокой интенсивности, в распадах B-мезонов (супер-В фабрика), D-мезонов и tau-лептонов (c-tau фабрика), каонов, а также в низкоэнергетических экспериментах физики частиц и в данных астрофизических наблюдений. Важной составляющей проведенных исследований является повешение точности теоретических расчетов характеристик процессов, протекающих при столкновении высокоэнергитичных частиц. Теоретические расчеты необходимы для обработки экспериментальных данных с целью последующего уточнения с их помощью параметров СМ, в особенности нейтринного сектора, а также для возможного обнаружения новой физики за рамками СМ. Для этой цели коллективом разработаны методы вычисления сечений процессов, учитывающие основные механизмы рассеяния на ядрах в глубоко-неупругой области, а также методы вычисления высших пертубативных поправок в КХД. В частности, коллективом вычислены ядерные партонные функции при больших значениях инвариантного переданного импульса Q на основе полу-микроскопической модели, включающей ряд особенностей глубоко-неупругого рассеяния: ядерное экранирование, эффекты импульсного распределения, эффекты мезонных обменных токов. Ядерные эффекты были проанализированы для различных сортов кварков и типов распределений. Коллективом гранта разработаны методы квантовой теории поля вне рамок теории возмущений, в том числе для описания рождения составных объектов, таких как солитоны, в столкновениях частиц высоких энергий. Проанализирован потенциал будущих ускорителей сверхвысоких энергий по отношению к поиску экзотических явлений подобного рода.

Аннотация результатов, полученных в 2015 году
В 2015 г. коллективом гранта получен ряд важных и интересных результатов в области физики элементарных частиц, астрофизики и космологии. Исследованы перспективы проверки суперсимметричных моделей в действующих и планируемых экспериментах. В частности, рассмотрена возможность объяснения в рамках суперсимметричных моделей с низким масштабом нарушения суперсимметрии данных эксперимента CMS, указывающих на возможный сигнал от процесса распада бозона Хиггса с нарушением лептонного числа. Исследована чувствительность планируемого в ЦЕРН-е эксперимента SHiP к параметрам сектора сголдстино минимальной суперсимметричной Стандартной Модели, а также параметрам суперсимметричной модели с нарушенной R-четностью. Продолжены исследования возможности генерации барионной асимметрии Вселенной в рамках суперсимметричной модели с расщепленным спектром частиц посредством электрослабого или иных специфических механизмов, работающих на электрослабом или тэвном масштабе температур. Важной составляющей проекта являются исследования в области физики нейтрино, в частности, возможности использования этой частицы в качестве инструмента для исследования свойств элементарных частиц, строения и эволюции Вселенной, устройства Солнца и Земли. В 2015 г. коллективом гранта было показано, что с помощью измерения потоков атмосферных нейтрино энергий 1-10 ГэВ, распространяющихся через Землю в близких к зенитному направлениях, можно проверить две наиболее популярные модели внутреннего строения Земли. Исследована феноменология моделей «новой физики», объясняющих происхождение и иерархию нейтринных масс и смешиваний. Построена модель взаимодействия нейтрино с ядрами, в рамках которой рассчитаны дифференциальные сечения неупругого рассеяния на ядрах свинца и железа. В части исследований, посвященных астрофизике и космологии, коллективом гранта была предложена голографическая модель распада ложного вакуума в классе конформных теорий. Рассмотренная голографическая конструкция применена для построения модели конформной космологии, альтернативной модели инфляции. Доказано отсутствие статических стабильных кротовых нор в модели с галилеоном в трехмерном пространстве-времени и получены жесткие ограничения на структуру таких кротовых нор в размерности выше трех. Показано, что в классе дилатационно-инвариантных теорий с галилеоном подбором зависимости масштабного фактора от времени всегда можно построить фоновые решения, возмущения над которыми распространяются со сверхсветовыми скоростями. Подведен итог работам коллектива, посвященным изучению механизмов генерации и свойств возмущений в моделях ранней Вселенной с конформной симметрией, являющихся альтернативами инфляции. Исследован процесс приливного разрушения аксионных миникластеров, появляющихся в моделях аксиона в роли темной материи, в результате столкновения с гравитационным полем звезд. Показано, что учет этого эффекта может привести к изменению стратегии экспериментального поиска аксионов. Предложена модель, в которой сверхмассивные компактные объекты, располагающиеся в центрах галактик, представляют собой гигантские нетопологические солитоны (Q-шары), состоящие из скалярного поля, не взаимодействующего с барионами. Другим направлением исследований является развитие методов квантовой теории поля, квазиклассических методов, теории симметрии и интегрируемости, с целью их применения к построению новых моделей физики элементарных частиц и космологии, а также описанию явлений вне рамок теории возмущений. В частности, исследовано поведение бета-функции в V-схеме перенормировок в 4-ом порядке теории возмущений квантовой хромодинамики и квантовой электродинамики. Найден специальный базис в гильбертовом пространстве калибровочной теории, в котором дуальность Алдая, Гаитто и Тачикава становится явной; найдена его связь с состояниями топологических струн на торических многообразиях Калаби-Яу. С помощью явного вычисления проверен квазиклассический метод описания процесса рождения пар топологических солитонов при столкновении частиц. Изучен вопрос появления локализованных решений классических уравнений для скалярного поля с плоским потенциалом. Исследована структура решений в виде Q-шаров в теории с калибровочной U(1)-группой.

Аннотация результатов, полученных в 2016 году
Исследовательским коллективом изучен широкий круг задач современной теоретической физики, многие из которых находятся на стыке сразу нескольких направлений, таких как физика элементарных частиц, астрофизика и космология. В значительной степени проведенные исследования были направлены на построение и изучение моделей физики за пределами Стандартной модели (СМ), а также выявление, на основе теоретического анализа, характерных процессов и явлений (сигнатур), с помощью которых можно было бы проверить эти модели в экспериментах. Исследованы суперсимметричные модели с низким масштабом нарушения суперсимметрии, возможные проявления этих моделей в экспериментах физики частиц и в космологии. Проведено изучение нарушающих лептонное число распадов бозона Хиггса в рамках суперсимметричной модели с легкими сголдстино и гравитино. Предложены методы проверки этой теории в следующих этапах работы экспериментов Большого адронного коллайдера. Исследована чувствительность планируемого в ЦЕРН-е эксперимента SHiP к параметрам сектора сголдстино минимальной суперсимметричной Стандартной Модели, а также параметрам суперсимметричной модели с нарушенной R-четностью. Проведены исследования возможности генерации барионной асимметрии Вселенной в рамках суперсимметричной модели с расщепленным спектром частиц посредством электрослабого или иных специфических механизмов, работающих на электрослабом или тэвном масштабе температур. Были произведены вычисления ширин распада и сечений рассеяния для частиц легкой темной материи в условиях экспериментов с фиксированной мишенью. На основании проведенных вычислений была определена область пространства параметров, к которой будет чувствителен эксперимент ShiP. Найдены области пространства параметров НМССМ, которые допускают существование легчайшего нейтралино как частицы темной материи в областях незакрытых прямыми и непрямыми поисками темной материи. Важной составляющей проведенных исследований является повешение точности теоретических расчетов характеристик процессов, протекающих при столкновении высокоэнергетичных частиц. Теоретические расчеты необходимы для обработки экспериментальных данных с целью последующего уточнения с их помощью параметров СМ, в особенности нейтринного сектора, а также для возможного обнаружения новой физики за рамками СМ. Для этой цели коллективом разработаны методы вычисления сечений процессов, учитывающие основные механизмы рассеяния на ядрах в глубоко-неупругой области, а также методы вычисления высших пертурбативных поправок в КХД. Исследован процесс рождения пар W-бозонов в столкновениях протонов и ядер свинца на Большом Адронном Коллайдере, продемонстрировано отличное согласие результатов с данными коллабораций CMS и ATLAS. Вычислены дифференциальные и полные сечения рассеяния нейтрино и антинейтрино на ядрах, используемых в экспериментах. Показано хорошее согласие результатов расчётов полных нейтринных сечений в изученном интервале энергий с данными различных нейтринных экспериментов. Важной составляющей проекта являются исследования в области физики нейтрино. Исследованы перспективы предложенного в ИЯИ РАН на базе Баксанской нейтринной обсерватории нового эксперимента BEST по поиску гипотетических стерильных нейтрино и по проверке так называемой галлиевой нейтринной аномалии. В части исследований, посвященных астрофизике и космологии, коллективом гранта были исследованы теории, позволяющие нарушить изотропное условие энергодоминантности без возникновения духов и градиентных неустойчивостей, так называемые теории Хорндески или обобщенные теории с галилеоном. В этих моделях исследована возможность построения космологического решения, соответствующего генезису и отскоку, а также лоренцевой кротовой норе. Изучено поведение классических полевых решений (например, подобных кинку) в присутствии гравитации и в космологическом контексте. Изучена возможность существования статического решения типа «пузырь», для которого поверхностное натяжение компенсируется вакуумным отталкиванием (космологической постоянной). В модели модифицированной гравитации с динамическим кручением было найдено самоускоряющееся решение, которое может объяснить слабое ускоренное расширение Вселенной без введения космологической постоянной. Проведён анализ данных эксперимента Planck и экспериментов, измеряющих поляризацию реликтового излучения, на предмет поиска эффектов, предсказанных в моделях псевдоконформной Вселенной. Получены ограничение на параметры тяжелой темной материи из данных о потоке фотонов сверхвысоких энергий, полученных в экспериментах по детектированию широких атмосферных ливней. Проведено определение пространственной структуры протяженного микроволнового излучения из области центра Галактики — WMAP/Planck haze, сравнение его морфологии с другими явлениями, наблюдаемыми в данной области.