Документ взят из кэша поисковой машины. Адрес оригинального документа : http://theory.sinp.msu.ru/~baikov/otdel/history/otdel-achiv-06.koi Дата изменения: Tue Jan 23 16:22:32 2007 Дата индексирования: Tue Oct 2 06:24:03 2012 Кодировка: koi8-r Поисковые слова: хиггсовский бозон

Тема 3.1. Теоретические исследования фундаментальных взаимодействий
элементарных частиц и развитие прикладных методов теории поля

В.И. Саврин savrin@theory.sinp.msu.ru

В 2006 году сотрудники ОТФВЭ получили новые результаты по ряду ключевых
направлений развития теоретической физики высоких энергий и квантовой
теории поля, включая построение новых теорий и моделирование основных
эффектов, ожидаемых на коллайдерах нового поколения. Проводимые в отделе
исследования состоят в ряду мировых исследований по разработке программ
экспериментов на коллайдерах, которые представляют особую важность в
связи с планируемым в 2007 году запуском коллайдера LHC в ЦЕРНе.

В рамках сценариев явного СР-нарушения минимальной суперсимметрии,
характеризующихся сильным смешиванием СР-четных и СР-нечетных состояний,
рассчитаны тройные и четверные вершины взаимодействия бозонов Хиггса.
Показано, что эффективный хиггсовский потенциал описывает
параметрический фазовый переход первого рода. В секторе Юкавы рассмотрен
процесс ассоциированного рождения пары кварков ?топ-антитоп? и бозона
Хиггса при энергиях коллайдера LHC. Проведено моделирование событий в
детекторе CMS и продемонстрирована возможность реконструкции переменных
Гуньона-Хе.

Завершено моделирование сигнала бозона Хиггса стандартной модели в
канале рождения двух фотонов и двух струй ?вперед-назад?. Отработаны
алгоритмы вычислений и генерации событий рождения фотонов и струй при
помощи пакета CompHEP на многопроцессорных комплексах. Показано, что в
области масс 120-140 ГэВ бозон Хиггса стандартной модели проявляется на
уровне статистической достоверности 5? при светимости порядка 100 фб-1.

Разработан метод выбора кинематических переменных, основанный на
сингулярностях и спиновых корреляциях в диаграммах, который позволяет
оптимально разделять в экспериментах вклады сигнальных и фоновых
процессов. Это продемонстрировано на примере рождения бозона Хиггса при
энергиях коллайдера Tevatron. Предложенный метод лежит в основе выбора
переменных при проведении анализа по поиску одиночного топ-кварка и
бозона Хиггса в эксперименте D0, в частности, с помощью нейронных сетей.

Разработан генератор событий Монте-Карло SingleTop для моделирования
одиночного рождения топ-кварка на коллайдерах Tevatron и LHC с учетом
NLO поправок и спиновых корреляций между рождением и последующим
распадом одиночного топ-кварка. Основанный на программе CompHEP
генератор SingleTop лежит в основе поиска одиночного рождения топ-кварка
в эксперименте D0. На основе анализа набранной статистики (230 пб-1) в
эксперименте D0 установлены следующие пределы на сечения рождения
одиночного топ-кварка на коллайдере Tevatron: 6.4 пб (10.6 пб) в
s-канальной моде рождения и 5.0 пб (11.3 пб) в t-канальной моде (без
скобок приведены цифры, полученные методом нейронных сетей, в скобках -
методом кинематических обрезаний).

Впервые проведены вычисления сечений и кинематических распределений
рождения гипотетического W'-бозона с учетом детального анализа вклада
интерференции W'- и стандартного W-бозона. Показано, что в области масс
W'-бозона, доступной для наблюдения на коллайдерах Tevatron и LHC,
интерференция может достигать 30% и 14%, соответственно, и ее вклад
следует учитывать при проведении экспериментов по поиску этого бозона.
На основе созданного группой НИИЯФ МГУ генератора событий для рождения и
распада гипотетического W'-бозона в t- и b-кварки в эксперименте D0
получены следующие ограничения на массу: на уровне достоверности 95%
исключена область масс W'-бозона между 200 и 610 ГэВ для случая
взаимодействий в стандартной модели, исключена область между 200 и 630
ГэВ для случая взаимодействия W'-бозона только с правыми токами и
разрешенными распадами в лептоны и кварки, а также область между 200 и
670 ГэВ для случая взаимодействия W'-бозона только с правыми токами и
распадающегося только в кварки.

Для вычисления многопетлевых фейнмановских интегралов развит новый
метод, основанный на построении базисов Грёбнера. Метод применён для
вычисления двух семейств трёхпетлевых фейнмановских интегралов,
возникших при вычислении коэффициентов взаимодействия для поля тяжёлого
кварка. Подтверждена гипотеза об итерационной структуре
суперсимметричной теории Янга-Миллса с N=4 в случае пятиточечных
амплитуд. Показано, что гипотеза Идена-Штаудахера об аномальных
размерностях оказывается неверной на уровне четырёх петель. С помощью
метода представления Меллина-Барнса вычислен новый класс многопетлевых
конформно инвариантных фейнмановских интегралов и выведены новые
тождества между ними.

Рассмотрена стабилизированная модель "мира на бране" в пятимерном
пространстве-времени с произвольным потенциалом скалярного поля.
Исследована линеаризованная гравитация и явно выделены ее физические
степени свободы. Получен эффективный четырехмерный лагранжиан теории,
описывающий безмассовый гравитон, набор массивных гравитонов и набор
массивных скалярных полей. Для специального случая фоновых
гравитационного и скалярного полей решены линеаризованные уравнения
движения и найдены константы связи четырехмерных полей с материей на
бране. Получен новый эффективный лагранжиан взаимодействия возбужденных
мод гравитона и радиона в стабилизированном варианте модели
дополнительных измерений Рандалл-Сундрума. Проведена генерация событий
с рождением 1-ой возбужденной моды гравитона с последующим распадом на
пару Z-бозонов. Эти результаты могут быть использованы для поиска
возможных проявлений дополнительных измерений на существующих и
строящихся (LHC, ILC) ускорителях.

Рассмотрены модели "мира на бране" в пятимерной теории Бранса-Дикке. Для
определенного класса скалярных потенциалов развит метод аналитического
решения уравнения движения для фоновой конфигурации полей. Для
конкретных потенциалов этого класса получен ряд новых фоновых решений
для метрики и пятимерного скалярного поля. Показано, что эти решения
позволяют решить проблему иерархий. Для одного из них - модели с плоским
фоном и бранами с натяжением - проведено детальное исследование
линеаризованной гравитации.

Изучены эффективные четырёхмерные модели ускоренно расширяющейся
Вселенной с доминирующей темной энергией, полученные из предположения,
что Вселенная является медленно распадающейся D3-браной и её поведение
должно описываться полевой теорией струн. В модели с фантомным скалярным
полем и полиномиальным потенциалом построено точное и стабильное решение
типа "кинк". В модели с двумя полями, одно из которых является
фантомным, построены точные решения и проанализировано поведение
параметра Хаббла. Показана эффективность метода суперпотенциала для
поиска точных решений.

Величина относительной скорости частицы в пространстве с полностью
нарушенной 3D-изотропией определена как инвариант группы движений
соответствующего пространства 3-скоростей. Эта группа состоит из
преобразований 3-скоростей, индуцированных преобразованиями
релятивистской симметрии полностью анизотропного пространства событий.

Показано, что изначально P-инвариантная модель электрослабого
взаимодействия, построенная ранее на базе определенной локальной двойной
симметрии, допускает непротиворечивое расширение с включением в нее
легкого аксиального калибровочного бозона, который может обладать
неуниверсальным взаимодействием с лептонами различных сортов. Его
взаимодействие с электронным нейтрино может приводить к
экспериментальным проявлениям.

В рамках метода уравнений компенсации Н.Н. Боголюбова выведено
эффективное нелокальное четырехкварковое взаимодействие Намбу -
Иона-Лазинио из фундаментальной квантовой хромодинамики. Параметры
эффективного взаимодействия и низкоэнергетичесие параметры адроннной
физики выражаются через два параметра: эффективную низкоэнергетическую
константу сильного взаимодействия и токовую массу дублета легких
кварков. Получено удовлетворительное согласие с экспериментом.

В рамках полужёсткого (kT-факторизованного) подхода был достигнут
прогресс в самосогласованном описании процессов рождения тяжёлых кварков
и прямых фотонов при энергиях современных коллайдеров (HERA и LHC). Это
позволяет сделать предсказания для сечений процессов, исследуемых при
энергиях строящегося коллайдера LHC.

Произведен релятивистский расчет компоненты T20(Q2) тензора поляризации
дейтрона в упругом электрон-дейтронном рассеянии. Установлено, что
наилучшее описание эксперимента дают волновые функции, полученные ранее
методом беспотенциальной обратной задачи рассеяния. Построена удобная
аналитическая аппроксимация волновой функции дейтрона в виде
суперпозиции функций Юкавы.

Доказано, что обобщенная теорема Хаага остается справедливой в
SO(1,1)-инвариантной теории поля, важным примером которой является
некоммутативная квантовая теория. В SO(1,3)-инвариантной теории получены
новые следствия обобщенной теоремы Хаага: доказано, что равенство
четырехточечных функций Уайтмана в двух теориях ведет к равенству
упругих амплитуд рассеяния и полных сечений в этих теориях.

Метод поиска эллиптических решений неинтегрируемых систем с помощью
формальных решений в виде рядов Лорана автоматизирован и обобщен на
многозначные решения, разложимые в ряд Пюизё. С помощью данного метода
найдены эллиптические решения для комплексного уравнения
Гинзбурга-Ландау пятой степени. Продолжено развитие метода нормальных
форм для исследования интегрируемости (в том числе локальной) систем
обыкновенных нелинейных дифференциальных уравнений. Для системы
Эйлера-Пуассона определены области фазового пространства с
дополнительными интегралами движения. Сформулированы необходимые условия
существования таких интегралов в резонансном случае.

Сотрудники ОТФВЭ принимали активное участие в работе международных групп
по разработке программ физических исследований и теоретическому
моделированию ожидаемых эффектов на колайдерах Tevatron, LHC, TESLA.

В 2006 году сотрудниками ОТФВЭ опубликовано 106 научных работ (из них 61
в рецензируемых журналах и одно учебное пособие) и сделано около 40
докладов на международных конференциях и совещаниях.

В работе принимали участие:

Арбузов Б.А., Байков П.А., Богословский Г.Ю., Боос Э.Э., Боос Г.Э.,
Буничев В.Е., Вернов С.Ю., Волобуев И.П., Давыдычев, А.И., Дубинин М.Н.,
Зотов Н.П., Иофа М.З, Кубышин Ю.А., Липатов А.В, Минеев В.C.,
Мнацаканова М.Н., Пухов А.Е., Рахметов Э.Р., Саврин В.И., Сладь Л.М.,
Смирнов В.А., Смоляков М.Н., Тарасов В.Е., Троицкий В.Е., Усюкина Н.И.,
Шерстнев А.В., а также сотрудники ОИЯИ, ИЯИ РАН, ИЯФ СО РАН, ФИ РАН, МИ
РАН, Самарского госуниверситета, DESY, DESY-Zeuthen (Германия),
University of Mainz and University of Karlsruhe (Германия), CERN
(Швейцария), FNAL (США), University of Helsinki (Финляндия), LAPP/LAPTH
(Франция), University of Lund (Швеция).

Работа отражена в публикациях:

1.Арбузов Б.А. // Ядерная Физика, 2006, том 69, No. 9, с. 1621-1633.
2.Baikov P.A., Chetyrkin K.G., // Phys. Rev. Lett., 2006, vol. 97, 061803.
3.Bogoslovsky G.Yu., // Phys. Lett. A , 2006, vol. 350, No.1-2, c. 5-10.
4.Boos E.E., Bunichev V.E., Dudko L.V., Savrin V.I., Sherstnev A.V. // Ядерная Физика, 2006, том.69, No.8, c. 1352-1365.
5.Abazov V.M. [D0 Collaboration], Boos E.E., Bunichev V.E., Dudko L.V.// Physics Letters B, 2006, vol. 641, 423431.
6.Boos E.E., Mikhailov Y.S., Smolyakov M.N. , Volobuev I.P., // Modern Physics Letters A, 2006, vol. 21, p. 1431-1449.
7.Боос Э.Э., Волобуев И.П., Михайлов Ю.С., Смоляков М.Н.// Теоретическая и математическая физика, 2006, том 149, No. 3, c. 339-353.
8.Boos H.E., Jimbo M., Miwa T., Smirnov T., Takeyama Y.// Letters of Mathematical Physics, 2006, vol. 75, p. 201-208.
9.Bunichev V.E., Kryukov A.P. // Nuclear Instruments and Methods in Physics Research, 2006, vol. A559, p. 257-259.
10.Арефьева И.Я., Вернов С.Ю., Кошелев А.С. // Теоретическая и математическая физика, 2006, том. 148, No. 1, с. 23-41.
11.Vernov S. Yu. // J. Nonlin. Math. Phys., 2006, vol. 13, No. 1, p. 50-63.
12.Davydychev A.I. // Nuclear Instruments and Methods in Physics Research, 2006, vol. A559, No. 1, c. 293-297.
13.Ахметзянова Э.Н., Долгополов М.В., Дубинин М.Н. // Физика элемен-тарных частиц и атомного ядра (ЭЧАЯ), 2006, том. 37, No.5, с. 1285-1382.
14.Lipatov A.V., Zotov N.P. // Physical Review D., 2006, vol. 73, 114018.
15.Lipatov A.V., Zotov N.P. // JHEP, 2006, vol. 0608, p. 043-068.
16.Lipatov A.V. // Ядерная Физика, 2006, том. 69, c. 1606.
17.Chaichian M., Mnatsakanova M.N., Tureanu A., Vernov Yu.S. // hep-th/0611097.
18.Belanger G., Boudjema F., Kraml S., Pukhov A.E., Semenov A. // Phys. Rev. D, 2006, vol. 73, 115007.
19.Саврин. В.И. // Метод квазипотенциала в теории связанных состояний. Учебное пособие, Издательство "Самарский университет", Самара, 2006.
20.Slad L.M. // SIGMA, 2006, vol. 2, paper 045.
21.Smirnov A.V., Smirnov V.A. // JHEP, 2006, 0601, 001.
22.Bern Z., Czakon M., Kosower D.A., Roiban R., Smirnov V.A. // Phys. Rev. Lett., 2006, vol. 97, 181601.
23.Tarasov V.E. // Journal of Mathematical Physics, 2006, vol. 47, No. 9, 092901.
24.Tarasov V.E. // Journal of Physics A, 2006, vol. 39, No. 26, p. 8409-8425.
25.Крутов А.Ф., Троицкий В.Е., Цирова Н.А. // Вестник Самарского гос. университета, 2006, том. 3 (43), с. 100-111.