Архив

«Расчет и интерпретация сигналов Темной Материи, полученных на коллайдерах и в астрофизических экспериментах, в рамках стандартного космологического сценария и его расширений»

Руководитель: А.Е.Пухов

Понимание природы Темной Материи, гравитационное проявление которой надежно установлено, является актуальной задачей, успешное решение которой способно указать направление дальнейшего развития физики элементарных частиц. В настоящее время проводится более десятка экспериментов по обнаружению сигналов Темной Материи. С другой стороны предлагается множество расширений Стандартной Модели, содержащих частицы, которые являются кандидатами на роль Темной Материи. Предлагаемый проект посвящен развитию компьютерной программы micrOMEGAs, предназначенной для вычисления сигналов Темной Материи в рамках произвольной модели взаимодействия элементарных частиц, заданной через вершины взаимодействия (правила Фейнмана). Предлагаемый проект развивается с 2006 года. На данном этапе мы собираемся расширить класс космологических сценариев, при которых micrOMEGAs может успешно рассчитывать реликтовую плотность Темной Материи, и вычислять потенциально детектируемые сигналы для большого числа экспериментов. К последним относятся массивные подземные детекторы, нейтринные телескопы, детектирование следов аннигиляции Темной Материи в галактике, а также эксперименты по поиску Темной Материи на ускорителях. Одновременно с этим мы планируем предложить ряд новых расширений Стандартной Модели, содержащих частицу Темной Материи и удовлетворяющих существующим экспериментальным ограничениям. Кроме новых оригинальных расширений Стандартной Модели научная новизна исследования определяется полной автоматизацией всей цепочки вычислений, начиная от лагранжиана модели и заканчивая предсказанием сигналов для современных экспериментов.

«Прецизионные вычисления сечений процессов одиночного и парного рождения тяжелых кваркониев при высоких энергиях»

Руководитель: А.Липатов.

Основной целью проекта является изучение процессов одиночного и парного рождения тяжелых кваркониев (чармониев и боттомониев) при высоких энергиях и выработка прецизионных теоретических предсказаний для сечений и иных наблюдаемых этих процессов с помощью неинтегрированных (зависящих от поперечных импульсов) функций распределения глюонов в протоне (в зарубежной литературе Transverse Momentum Dependent — TMD). Эти распределения в последнее время являются предметом интенсивных теоретических исследований и широко используются в феноменологическом описании многочисленных процессов взаимодействия элементарных частиц при энергиях современных коллайдеров, в том числе Большого Адронного Коллайдера — БАК, или LHC. С теоретической точки зрения концепция TMD тесно связана с доказательством так называемой kt-факторизации, которая является обобщением стандартной факторизации в рамках квантовой хромодинамики (КХД). С феноменологической точки зрения, важность TMD-распределений определяется возможностью учета внемассовости амплитуд рассеяния и более точного учета кинематики процессов на партонном уровне по сравнению со стандартными (коллинеарными) функциями распределения партонов. Таким образом, TMD-распределения играют важную роль в изучении адронных наблюдаемых, которые чувствительны к деталям партонной динамики. Предполагаемое в рамках данного проекта развитие методов вычислений в следующем за ведущим приближении kt-факторизационного подхода представляется чрезвычайно важным для получения таких прецизионных предсказаний. Кроме того, в этих расчетах планируется применить предложенный недавно одним из авторов проекта новый механизм перехода октетных состояний в наблюдаемый кварконий (который позволил решить актуальную проблему деполяризации J/Psi и psi' мезонов в области средних и больших поперечных импульсов). Процессы парного рождения тяжелых кваркониев (таких, как J/psi+J/psi, J/psi + Upsilon и др.) только сравнительно недавно стали доступны для экспериментального анализа. На данный момент проблема теоретического описания сечений таких процессов в рамках нерелятивистской КХД остается нерешенной. Существующие расчеты демонстрируют значительное (более, чем на порядок) отличие от экспериментальных данных коллабораций ATLAS и CMS в центральной области по быстроте частиц. В рамках предлагаемого проекта впервые будут изучены фрагментационные вклады от глюонных эмиссий, возникающих в ходе эволюции глюонных распределений, подчиняющихся уравнению эволюции СCFM. Также будут рассмотрены вклады от двойного партонного рассеяния в сечения таких процессов. Ожидается, что будет достигнуто или (по крайней мере) значительно улучшено согласие с экспериментальными данными коллабораций ATLAS и CMS. Актуальность планируемых исследований определяется большим количеством экспериментальных данных, полученных на коллайдере LHC и других современных коллайдерах, которые требуют теоретического описания в рамках КХД. Предполагаемое решение фундаментальной проблемы самосогласованного описания как сечений рассматриваемых процессов, так и поляризационных наблюдаемых позволит получить более глубокое понимание структуры адронной материи, пространственного и импульсного распределения кварков и глюонов, их эволюционной динамики, в частности, в области малых значений доли продольного импульса х.

Научная программа Национального центра физики и математики (г.Саров), направление № 5 «Физика частиц и космология»

Теоретическое исследование новых моделей и сигналов темной материи для экспериментов на коллайдерах. Квантовые эффекты в искривленном пространстве-времени и решение некоторых проблем СМ

Руководитель: Э.Э.Боос
Участники: И.Волобуев, В.Буничев, М.Дубинин, А.Пухов, М.Смоляков, Е.Федотова, С.Вернов, В.Егоров, Д.Казаркин

2021-2025 г.г.

Цель работы:
Теоретические исследования возможных проявлений и оптимизация рекомендаций по обнаружению частиц темной материи в обсуждаемых экспериментах на коллайдерах, получение новых более жестких ограничений на свойства частиц темной материи в рамках существующих и новых моделей их взаимодействий. Решение проблем Стандартной модели, в том числе проблемы иерархий, с помощью промежуточных масштабов, возникающих вследствие квантовых эффектов в искривленном пространстве-времени.

2022-2023 гг

Моделирование выборок случайных событий с учетом априорной информации в астрофизических экспериментах методами машинного обучения

Руководитель: A.Kryukov

Участники

Научной проблемой, на решение которой направлен проект, является исследование и разработка методов машинного обучения для анализа моделей физических явлений с использованием выборок случайных состояний (семплов). До последнего времени практически единственным подходом, позволяющим численно моделировать очень сложные физические явления, являлся подход на основе методов Монте-Карло. Однако использование реалистичных физических моделей на основе метода Монте-Карло требуют весьма больших временных и ресурсных затрат. Одним из альтернативных и весьма перспективных методов является использование методов машинного обучения для генерации выборок случайных векторов.

Продолжение

Сайт гранта РНФ-22-21-00442