Построение моделей квантованных полей, взаимодействующих с материальными объектами

Проект: исполнение гранта/договораисполнение гранта/договора в целом

Сведения о проекте

описание


описание для неспециалистов

Целью проекта совместных научных исследований реализуемого в рамках договора о сотрудничестве между Гейдельбергским и Санкт-Петербургским университетами, является моделирование макроскопических эффектов, в которых существенную роль играют законы квантовой физики. К ним относятся различные проявления квантовых свойств у материальных объектов, размеры которых на много порядков превосходят размеры атомов и молекул. Хорошо известными примерами могут служить эффект Казимира, квантовый эффект Холла, сверхпроводимость, электропроводность топологических изоляторов, физика двумерных материалов и многие другие явления квантовой природы в макро-системах. Порождающие их нано-физические механизмы, для которых характерны расстояния от 10 до 10000 нанометров и существенны законы как классической, так и квантовой физики, находятся в центре внимания и интенсивно изучаются на протяжении последнего десятилетия многими экспериментаторами и физиками-теоретиками. Две Нобелевские премии (2010 г. и 2016 г.) и несколько престижных международных научных наград, присужденных в последнее время за достижения в области физики конденсированного состояния, свидетельствуют о важности и актуальности этих исследований. Есть все основания ожидать, что и в дальнейшем они будут вносить весомый вклад в процесс развития экспериментальной и теоретической физики, а их результаты найдут применение для разработки принципиально новых технологий и технических устройств.
Основой совместных теоретических исследований является подход, предложенный Куртом Симманзиком для построения моделей взаимодействия квантованных полей с пространственно неоднородной и нестационарной материальной средой.Он уже успешно использовался на предыдущих этапах сотрудничества и его планировалось применить в ходе совместных исследований во время визита в Гейдельберг для построения моделей взаимодействия квантованного спинорного поля Дирака с материальными объектами сферической и цилиндрической формы, а также квантовополевой модели топологического изолятора. Предполагалось также продолжить исследования модели взаимодействия однородной изотропной плоскости с полем Дирака, которые проводились во время визита в университет Гейдельберга в июне 2017 года. Планировалось проведение детальных расчетов наиболее важных физических характеристик исследуемых систем, обсуждение возможности экспериментальной проверки полученных теоретических результатов, перспектив дальнейшего сотрудничества.

основные результаты по проекту в целом

Проведены расчеты характеристик электрического и аксиального токов, а также аномальных магнитного и электрического моментов, возникающих в связном состоянии электрона, взаимодействующего с материальной плоскостью. Исследована проблема зависимости полученных результатов от параметров модели в рамках различных схем регуляризации. Построена перенормируемая модель топологического изолятора как материальной среды, сосредоточенной между двумя плоскими параллельными поверхностями, взаимодействующей с полями квантовой электродинамики. Проведена подготовка к публикации результатов совместных исследований свойств связных состояний дираковской частицы, взаимодействующей с полем однородной изотропной плоскостью. Часть их была представлена в докладах Ю.М.Письмака и Франца Вегнера на 6-ой Международной конференции „Models of Quantum Field Theory (MQFT 2018) “«Модели квантовой теории поля (МКТП 2018) », посвященной памяти профессора А. Н. Васильева,

http://www.jinr.ru/posts/6-ya-mezhdunarodnaya-konferentsiya-modeli-v-kvantovoj-teorii-polya-pamyati-professora-aleksandra-nikolaevicha-vasileva/
В 2018 году по результатам исследований в рамках межвузовкого сотрудничества Санкт-Петербургского и Гейдельбергского университетов вышли с В 2018 году вышло две статьи:
1 Yu. M. Pismak, Modelling of Bound States of Dirac Particles in Singular Background in Framework of Symanzik Approach Phys. Part. Nucl. Lett. 15, 4,380-383 (2018)
2 Yu. Pismak, F. Wegner, Dispersion relations and dynamic characteristics of bound states in the model of a Dirac field interacting with a material plane, EPJ Web of Conferences, 191, 06015 (2018)
Готовятся к публикации
1. Yu.M. Pismak1, O.Yu. Shakhova, Symanzik approach in modeling the interaction of quantum fields with extended objects:scattering of Dirac particles on material plane.
Будет опубликовано в Phys. Part. Nucl. Lett. 2019 г.
2 Franz J. Wegner, Yury M. Pismak Wave packets of bound states of a Dirac field at a material plane
Текст статьи отправлен в журнал «Теоретическая и математическая физика » 13.11.2018
3 Yury M. Pismak Franz J. Wegner
Symmetry properties of bound states in the model of the interaction of a spinor field with a material plane.
Текст готовится к отправке для публикации в журнале «Теоретическая и математическая физика »
Во время визита в Гейдельберг совместные исследования в рамках реализации проекта проводились в Институте теоретической физики (Institut für Theoretische Physik) Гейдельбергского университета имени Рупрехта и Карла ( Ruprecht-Karls-Universität Heidelberg ) . С немецкой стороны в них участвовал профессор Францем Вегнером (Franz Wegner).
Профессор Франц Вегнер – широко известный в научном мире физик-теоретик. Его работы по квантовой теории поля, теории конденсированного состояния и теории критических явлений получили заслуженное признание. За выдающиеся научные достижения в области теоретической физики профессор Франц Вегнер был награжден в 1986 году медалью имени Макса Планка Немецкого физического общества, а 2015 году Американское физическое общество наградило его премией имени Ларса Онзагера.

Расходы по пребыванию в с 4 июня по 3 июля в Гейдельберге оплачивались Гейдельбергским университетом.
АкронимExchange 2018
СтатусЗавершено
Действительная дата начала/окончания4/06/183/07/18

Ключевые слова

  • квантовая электродинамика
  • двумерные материалы «;»
  • нанофизика «;»
  • квантовые макро эффекты «;»