Выпуск 4, 2026

П. А. Байков$^1$, Э. Э. Боос$^1$, В. Е. Буничев$^1$, С. Ю. Вернов$^1$, И. П. Волобуев$^1$, М. Н. Дубинин$^1$, В. О. Егоров$^1$, Д. М. Казаркин$^1$, А. Е. Пухов$^1$, В. И. Саврин$^1$, В. А. Смирнов$^1$, М. Н. Смоляков$^1$, В. Е. Тарасов$^1$, Е. Ю. Федотова$^1$

Отдел теоретической физики высоких энергий НИИЯФ МГУ ведёт исследования широкого профиля в области физики элементарных частиц, калибровочных моделей квантовой теории поля, теории гравитации и космологии, а также решеточных нелокальных теорий поля. Развитие многопетлевых вычислений в квантовой теории поля представляет большую ценность для приложений теоретических методов. Оригинальные результаты, относящиеся к "новой физике" вне рамок стандартной модели, инфляционным космологиям и многопетлевым вычислениям, имеют большую ценность для современной физики высоких энергий, формируя основу для последующих приложений в области теории элементарных частиц и космологии.

А. М. Алешко$^1$, А. В. Бережной$^1$, Э. Э. Боос$^1$, И. Н. Варданян$^1$, П. В. Волков$^1$, Г. А. Воротников$^1$, Л. К. Гладилин$^1$, И. В. Горелов$^1$, А. М. Грибушин$^1$, Л. В. Дудко$^1$, А. А. Ершов$^1$, Е. Е. Забродин$^1$, С. И. Кейзеров$^1$, В. И. Клюхин$^1$, О. Л. Кодолова$^1$, В. Л. Коротких$^1$, В. А. Кузьмин$^1$, Б. Б. Левченко$^1$, И. П. Лохтин$^1$, О. Ю. Лукина$^1$, А. А. Маркина$^1$, Д. И. Мелихов$^1$, М. М. Меркин$^1$, М. А. Перфилов$^1$, С. В. Петрушанко$^1$, Э. Р. Рахметов$^1$, Д. В. Саврина$^1$, А. М. Снигирев$^1$, А. Н. Соломин$^1$, Л. А. Хейн$^1$, А. С. Чернышов$^1$, Л. М. Щеглова$^1$, Г. Х. Эйюбова$^1$

В настоящем обзоре кратко представлены направления исследований и основные результаты, полученные коллективом отдела экспериментальной физики высоких энергий НИИЯФ МГУ, в области физики элементарных частиц и релятивистской ядерной физики, сочетая участие в крупнейших международных коллаборациях (CMS, ATLAS, LHCb, NA64, ZEUS, D0, BM@N, MPD, SPD) с развитием собственных теоретических и феноменологических подхо дов. Существенные результаты получены в изучении свойств топ-кварка: выполнены поиски FCNC-процессов и аномальных вкладов в вершину Wtb, получены ограничения на операторы SMEFT, исследованы сценарии Новой физики и связь топ-физики с тёмной материей. Раз работаны и внедрены современные методы машинного обучения — Normalizing Flows, сети Колмогорова–Арнольда и др., — позволяющие восстанавливать импульсы невидимых частиц и анализировать спиновые корреляции. Значимый вклад внесён и в развитие детекторных технологий: создан и усовершенствован калориметр CASTOR, разработаны методы мониторинга радиационных полей и калибровки адронного калориметра CMS, а также программный комплекс контроля электроники mTCA для условий HL-LHC. Теоретические и феноменологи ческие исследования охватывают широкий спектр направлений — от моделирования процессов в тяжёлых ионных столкновениях (PYQUEN, HYDJET, HYDJET++) и подготовки анализа данных эксперимента MPD на коллайдере NICA до изучения межнуклонных взаимодействий на низких энергиях и решений уравнения Клейна–Гордона в геометриях вращающихся и заряженных чёрных дыр. Полученные результаты демонстрируют активное развитие экспериментальных, вычислительных и теоретических методов и вносят существенный вклад в современную физику высоких энергий, формируя основу для последующих исследований в области элементарных частиц, астрофизики и космологии.

В. В. Терновский$^2$, М. И. Трибельский$^1$

Предложен метод решения двумерной задачи рассеяния электромагнитного излучения кластером из произвольного числа параллельных бесконечных однородных прямых круговых непересекающихся цилиндров. Каждый цилиндр может иметь произвольные значения радиуса и комплексной диэлектрической проницаемости, а их оси, оставаясь параллельными, могут занимать произвольное положение в пространстве. Решение строится на основе аналитического разложения электромагнитного поля по цилиндрическим гармоникам. Многократное рассеяние учитывается посредством теоремы сложения Графа, что приводит для коэффициентов разложения к линейной системе уравнений. Эта система решается численно с контролем обусловленности и, при необходимости, в арифметике повышенной точности с последующей многоступенчатой верификацией сходимости. Метод позволяет получать численно верифицированные решения с контролируемой точностью в широком диапазоне параметров, включая плотно упакованные субволновые конфигурации. В качестве примера исследовано рассеяние плоской линейно поляризованной монохроматической волны субволновым кластером из трех идентичных алюминиевых наноцилиндров. Вычислены и проанализированы сечения рассеяния, поглощения и экстинкции, а также индикатриса рассеяния. Построены силовые линии поля вектора Пойнтинга, демонстрирующие перераспределение потока энергии между цилиндрами кластера и формирование локализованных областей усиления поля вблизи их поверхностей.

Стабилизация частоты лазера 866 нм при помощи оптического конфокального резонатора фабри-Перо

С. Ю. Заруцкий$^1$, А. О. Кадыков$^{1,2}$, А. Н. Матвеев$^1$, А. П. Чуев$^{1,2}$, К. Е. Лахманский$^1$

Мы представляем схему стабилизации нескольких лазеров при помощи конфокального резонатора Фабри-Перо собственной конструкции. Мы демонстрируем работоспособность подхода на примере передачи стабильности от стандарта частоты Nd:YAG 532 нм, привязанного к линии молекулярного йода I2 в ячейке, к диодному лазеру 866 нм с внешним резонатором (ECDL), используя конфокальную конфигурацию. Было достигнуто время стабилизации 50 минут с общим дрейфом частоты 500 кГц, что равно 0.02 от естественной ширины линии соответствующего перехода в ионе 40Ca+. Данные параметры стабильности достаточны для будущего использования описанной системы привязки для квантовых вычислений на ионах кальция.

Л. Г. Кузнецов, Н. И. Пышков, С. Е. Свяховский

Представлен метод контролируемого локального лазерного окисления фотонных кристаллов на основе пористого кремния. Экспериментально исследован процесс термического окисления фотонных кристаллов импульсным и непрерывным лазерным излучением. Исследована зависимость сдвига фотонной запрещённой зоны от мощности лазерного излучения и времени обработки. Продемонстрирована возможность локального окисления по заданному паттерну.

В. Л. Лясковский

Квантовые информационные системы, такие как квантовые компьютеры и системы квантовой криптографии, получили активное развитие в последнее время. В таких системах для выполнения вычислительных и измерительных задач используются импульсы оптического излучения, состоящие из небольшого количества фотонов. Для уменьшения геометрических размеров измерительных, вычислительных и коммуникационных оптоэлектронных приборов используются микросхемы, созданные по планарным технологиям. Планарные технологии позволяют не только уменьшить размеры приборов, но и увеличить объём их производства, формируя за один производственный процесс большое количество оптических микросхем, например, используя фотолитографию. Для управления оптическим излучением, в том числе и низкоинтенсивным, оптические микросхемы имеют в своем составе такие отдельные пассивные оптические элементы, как фотонные кристаллы, оптические микрорезонаторы, оптоволоконные сплиттеры и мультиплексоры, которые соединены волноводами. Так как эти элементы создаются в одном производственном процессе и образуют единую оптическую схему, то в процессе отладки или определения особенностей работы микросхемы может потребоваться измерение оптических параметров отдельных элементов таких микросхем. Настоящая работа посвящена исследованию процесса измерений спектральных параметров отдельных элементов оптических микросхем, изготовленных по планарной технологии. При измерении спектральных параметров предлагается осуществлять нанесение на подложку микросхемы временных световодов методом ионного осаждения. В качестве исследуемого оптического элемента был выбран фотонный кристалл из оксида кремния, сформированный на кремниевой подложке с помощью осаждения ионным пучком диоксида кремния из газообразного прекурсора. Геометрические параметры фотонного кристалла рассчитаны таким образом, чтобы получить запрещённую зону фотонного кристалла в диапазоне 530–560 нм. Для измерения параметров запрещённой зоны фотонного кристалла на кремниевой подложке методом ионного осаждения сформированы два планарных световода. Широкополосное излучение через планарные световоды подавалось на исследуемый фотонный кристалл. В измеренных спектрах пропускания зарегистрирована полоса поглощения в диапазоне длин волн, которая соответствует параметрам, заданным при расчёте фотонного кристалла. Таким образом, показана возможность проведения выборочных или контрольных измерений параметров элементов оптических микросхем, после их нанесения на подложку, подводя оптическое излучение через временные световоды, которые могут быть удалены после выполнения измерений. Результаты настоящей работы демонстрируют возможность использования временных оптических волноводов сформированных методом ионного осаждения для контроля оптических параметров фотонных кристаллов и других элементов оптических микросхем.

И. Э. Степанова$^1$, И. И. Колотов$^2$, А. В. Щепетилов$^2$, А. Н. Левашов$^2$

Предложена новая версия метода линейных интегральных представлений для решения обратных задач по восстановлению источников волнового потенциала в локальном варианте. Обратная задача по нахождению источников поля редуцируется к решению плохо обусловленных систем линейных алгебраических уравнений с приближенно заданной правой частью. Приводятся результаты математического эксперимента по нахождению элементов нестационарного гравитационного поля Земли.

Е. М. Зарькова$^{1,2}$, Д. Е. Ларин$^2$

Полимерные щетки являются классом модификаторов, позволяющих контролировать свойства поверхностей в зависимости от химического состава привитых макромолекул и внешних условий. В настоящей работе рассматриваются плоские полимерные щетки из амфифильных гребнеобразных сополимеров, включающих в себя гидрофобную основную цепь, к каждому мономерному звену которой прикреплены гидрофобные группы, и регулярно распределенные боковые гидрофильные (полярные) группы, в случае их очень плотной пришивки к непроницаемой инертной поверхности. В рамках теории среднего поля была разработана теоретическая модель самосборки в амфифильной полимерной щетке. Были построены диаграммы состояний при изменении молекулярных параметров сополимера и плотности пришивки. Диаграммы содержат области существования цилиндрических агрегатов, ламелей, пористого слоя, а также однородной щетки. Найдено, что в области высокой растворимости полярных групп возникает возвратный переход «однородная щетка → цилиндрические агрегаты → однородная щетка» при увеличении плотности пришивки. Полученные результаты сравниваются с данными из литературы.

П. А. Спирин

Рассматриваются вопросы, связанные с возникновением и использованием трехмерного дельта-образного потенциала, взаимодействующего с безмассовым скалярным полем: построение точных функций Адамара и задача поляризации вакуума. Решение задачи предполагает перенормировку затравочной силовой константы дельта-потенциала $\lambda$ в конечную $\lambda_{\ren}$. Перенормированные функции Адамара безмассового действительного скалярного поля~$\phi$ представлены в виде однократного интеграла: риманова при $\lambda_{\ren}<0$ и сходящегося в смысле главного значения при $\lambda_{\ren}>0$. С использованием перенормированной функции Адамара вычислено вакуумное среднее $\langle \phi^2\rangle$ в виде интегральной экспоненты.

А. В. Тихонравов$^1$, С. А. Шарапова$^1$, С. К. Кирпиченко$^2$

Представлена новая стратегия монохроматического контроля, ориентированная на использование современного контрольного оборудования с использованием онлайн коррекции уровней остановки напыления слоев покрытий. Новая стратегия обеспечивает минимизацию числа переключений контрольной длины волны в процессе напыления покрытия, что является критически важным требованием для повышения качества производства покрытий. Представленный пример демонстрирует создание таблицы контроля, описывающей практическое применение новой стратегии для производства современного оптического фильтра.

В. Т. Ворончев, В. Н. Померанцев

Получены аналитические формулы для матричных элементов операторов типа парных проекторов, в частности Паули-проекторов, для трехчастичной системы при использовании многомерного гауссова базиса, в том числе симметризованного. Даны формулы для перекрывания трехчастичных базисных функций с заданной функцией пары частиц. Рассмотрен также метод проектирования двухчастичных центральных потенциалов в трехчастичной системе на определенное орбитальное состояние. Результаты могут быть использованы в вариационных расчетах трехчастичных систем в ядерной, атомной и молекулярной физике.

М. А. Симдянова, А. Б. Грановский

В рамках уравнений Максвелла и кинетического уравнения Больцмана получены выражения для фарадеевского вращения пленок ферромагнитных металлов в терагерцовой области спектра. Показано, что при доминирующем механизме асимметричного рассеяния аномального эффекта Холла фарадеевское вращение имеет корневую частотную зависимость и может достигать значений 102 рад/см. Приведено сравнение магнитооптических эффектов в терагерцовой области спектра на отражении и пропускании.

А. Ю. Сосорев$^1$, С. Н. Корчкова$^2$

Для успешного практического применения органических полевых транзисторов важно сочетание высокой подвижности зарядов в органических полупроводниках, составляющих их рабочие слои, с высокой стабильностью работы устройств; для светоизлучающих транзисторов необходимо сочетание этих свойств с эффективной люминесценцией. В настоящей работе предложены и изучены с помощью расчётов методом теории функционала плотности аналоги известного органического полупроводника Ph-BTBT-C10 с атомами кислорода, введёнными в децильный заместитель ядра BTBT и/или в составе метокси-группы в пара-положении фенильного кольца. Показано, что введение атомов кислорода, особенно в составе метокси-группы, влияет на торсионный угол между фенильным кольцом и BTBT, повышает уровни граничных молекулярных орбиталей, понижает энергию перехода S0-S1 и увеличивает силу осциллятора этого перехода, увеличивает дипольный момент молекулы и делает электростатический потенциал более неоднородным. Предложенные соединения должны обладать более эффективной люминесценцией и проявлять более сильные межмолекулярные взаимодействия, что, как ожидается, положительно скажется на стабильности работы органических (опто)электронных устройств на их основе. Выявленные связи между структурой и свойствами исследованных органических полупроводников будут способствовать рациональному дизайну этих материалов.

А. В. Бернацкий$^1$, И. И. Драганов$^{1,2}$, В. В. Лагунов$^1$, А. Х. Садурни Сорокин$^{1,3}$, В. Н. Очкин$^1$

В разряде с прямоугольным полым катодом и сетчатым анодом проведены трёхмерные пространственные измерения концентрации электронов. Область измерений существенно превышала апертуру разряда, в том числе включала себя пространство за анодом. Установлено, что значительная концентрация электронов наблюдается в пространстве за анодом. Эффект "облета" электронами анода наблюдается вдоль всей его поверхности.

Б. П. Якимов, А. А. Рубекина

Ближняя инфракрасная автофлуоресценция (БИК-АФ) биотканей традиционно рассматривается как фоновый сигнал в спектроскопии комбинационного рассеяния, однако её диагностический потенциал и молекулярная природа остаются недостаточно изученными. В работе выполнен количественный анализ БИК-АФ кожи человека \textit{in vivo} при возбуждении на 785 нм на основе открытого набора спектральных данных. Показано, что интенсивность БИК-АФ статистически значимо выше у пациентов с сахарным диабетом 2-го типа по сравнению со здоровыми добровольцами и коррелируют с уровнем глюкозы и гликированного гемоглобина. При этом зависимость от возраста, индекса массы тела и пола не выявлена. Исследования модельных систем демонстрируют, что вклад в БИК-АФ могут вносить продукты окисления и гликирования белков, обладающие широкими спектрами поглощения и флуоресценции. Полученные результаты указывают на потенциал БИК-АФ как неинвазивного маркера метаболических нарушений, ассоциированных с окислительным стрессом и гипергликемией.

А. А. Ларионов, О. П. Ющенко

В рамках создания центра ионной лучевой терапии в НИЦ «Курчатовский Институт» - ИФ­ВЭ проводится разработка системы планирования, которая опирается, в частности, на методы быстрого Монте-Карло. Эти методы должны обеспечивать скорость работы не менее чем на порядок более высокую по сравнению со стандартными пакетами Монте-Карло (например, GEANT4) при сравнимой точности. В работе представлен практический метод быстрого вычисления ионизационных потерь и пропагации ионов в сложных средах, который реализован в разрабатываемой системе плани­ рования ионной лучевой терапии.