Школы

Летняя школа "Плотная материя"

Гельмгольцевская международная летняя школа "Плотная материя" - это одно из мероприятий образовательного цикла ЛТФ ОИЯИ "Дубненская международная школа современной теоретической физики", действующего с 2003 года. Эта школа стала 22-ой по счету, организованной при поддержке Ассоциации Гельмгольца (Германия). С 29 июня по 11 июля ЛТФ им. Н.Н.Боголюбова принимала 56 студентов из 14 стран. Самым большим было представительство России (23 студента), 9 студентов прибыли из Германии, 6 из Польши. На школу также приехали слушатели из Армении, Бельгии, Вьетнама, Египта, Индии, Норвегии, Узбекистана, Украины, Сербии, Словакии, Южной Африки. С лекциями выступили активно работающие ученые из ведущих университетов и научных центров Германии, Италии, Норвегии, Словакии, США, Швейцарии, Франции, Южной Африки и Японии.

Тематика школы была связана с изучением ядерной материи при высоких плотностях и температурах. Эти экстремальные условия возникают в столкновениях тяжелых ионов и в астрофизике. Ядерную материю экстремальной температуры и плотности, которые могут возникать при соударениях тяжелых ионов высоких энергий, скоро можно будет изучать и на уникальном коллайдерном комплексе NICA, создающемся в настоящее время в ОИЯИ.

В лекциях Й.Рандрупа (Беркли, США) подробно излагалась термодинамика ядерной материи, были введены понятия фаз, фазового перехода, кроссовера, критической точки, даны различные представления фазовой диаграммы. Обсуждалась возможность экспериментального наблюдения фазового перехода в ядерной материи.

Феноменология столкновений тяжелых ионов была представлена Ж.Клеймансом (Университет Кейптауна, ЮАР) и Л.Бравиной (Университет Осло, Швеция). В лекциях Е.Братковской (FIAS и Университет Франкфурта, Германия) был сделан обзор основных моделей столкновений тяжелых ионов: статистической, гидродинамической и транспортной. Детально была изложена эволюция микроскопических транспортных моделей, позволяющих описать неравновесные эффекты в столкновениях тяжелых ионов. Слушатели школы получили представление о нерелятивистском уравнении Власова, формализме матрицы плотности, корреляционной динамике, уравнениях Улинга-Уленбека, квантовополевом подходе и динамике Каданова-Бейма.

Точные решения для гидродинамической модели Ландау, а именно решения Халатникова и Римана, обсуждались в лекции Ч.-Й.Вонга (Окриджская национальная лаборатория, США). Для описания расширения кварк-глюонной плазмы также используется буст-инвариантная гидродинамика Хва-Бьеркена. В лекциях был дан сравнительный анализ этих двух моделей.

Описание процессов адронизации в соударениях тяжелых ионов с помощью модели Намбу-Йона-Лазинио было изложено в лекции Й.Айхелина (Лаборатория субатомной физики и технологий, Нант, Франция). Технические детали, связанные с переходом к конечной температуре в этой модели, были разобраны в лекции А.Ониши (Институт Юкавы, Киото, Япония) и на семинаре. О статистической модели адронизации рассказывалось в лекциях Ж.Клейманса и П.Касторина (Университет Катании, Италия).

В последние годы бурно развивается так называемый голографический подход к описанию кварк-глюонной плазмы, использующий дуальность квантовополевой системы с сильным взаимодействием в 4-мерном пространстве Минковского и классической гравитации в 5-мерном пространстве анти-де-Ситтера. В лекциях М.Каминского (Университет Алабамы, США) обсуждались идеи, лежащие в основе этого подхода, и его предсказания для КХД-материи высокой плотности.

Всего через несколько лет в экспериментах, запланированных на NICA, будут получены данные, которые дадут беспрецедентной точности информацию, проливающую свет на многие ключевые вопросы физики фундаментальных взаимодействий. Среди них: систематика получения странных частиц в соударениях адронов, поведение резонансов в сильно связанной кварк-глюонной плазме, уравнение состояния экстремально сжатой и нагретой среды, странная кварковая материя в астрофизике, в условиях сходных с теми, что возникают внутри нейтронных звезд и существовали в ранней Вселенной.

В кратком астрофизическом введении М.Хемпель (Университет Базеля, Швейцария), рассказал об эволюции массивных звезд, звездном нуклеосинтезе, вспышках сверхновых. Были представлены результаты численного моделирования эволюции звезд для разных уравнений состояния, изложен нейтринный механизм взрыва сверхновой. В лекциях также обсуждалась физика нейтронных звезд. Лекции Е.Коломейцева (Университет Банска-Бистрица, Словакия) были посвящены нейтринным процессам в плотной материи ядра нейтронной звезды.

Несколько лекций были посвящены квантовым эффектам во внешних полях. Квантовая электродинамика предсказывает рождение электрон-позитронных пар из вакуума под действием сильного электрического поля (эффект Швингера), а также при столкновении двух фотонов (процесс Брейта-Уиллера). В своих лекциях Б.Кэмпфер (Гельмгольцевский Центр Дрезден-Россендорф, Германия) изложил теорию динамического эффекта Швингера и результаты численного моделирования. Был сделан обзор существующих и создающихся сверхмощных лазеров, которые открывают возможность экспериментального изучения КЭД в интенсивных внешних полях. Помимо рождения электрон-позитронных пар, особенный интерес представляют такие эффекты, как, например, двойное лучепреломление в вакууме. В лекциях П.Касторина (Университет Катаньи, Италия) рождение адронов было представлено как эффект Хокинга-Унру.

Для физической программы экспериментов на NICA большой интерес представляют высокоточные вычисления КХД на решетке. Исключительные возможности теории поля на решетке опираются, главным образом, на численное моделирование и сложный анализ его данных на основе принципов теории поля. Моделированию корелляций и деконфайнмента в КХД на решетке были посвящены лекции О.Качмарека (Университет Билефельда, Германия). О моделировании на решетке фазовой диаграммы КХД с сильной связью рассказывалось и во второй лекции А.Ониши. Слушатель школы А.Котов (ИТЭФ, Москва) представил постер "КХД на решетке с ненулевой киральной плотностью".

Слушатели школы смогли принять участие в проходившей в Дубне престижной международной конференции "Странность в кварковой материи" и выступить на специальной сессии "Молодые таланты". Всего участники школы подготовили 11 постеров и 9 сообщений о своей научной работе. Лучшим было признано выступление А.Палмезе (Гисенский университет, Германия).

Школа, бесспорно, привлекла внимание молодых ученых к исследованиям свойств ядерной материи в экстремальных условиях, к изучению фазовых переходов и критических явлений в ядерной материи. Это будет способствовать решению таких научных проблем, как поиск смешанной фазы, в которой сосуществуют "обычная" и "кварк-глюонная" материя, а также проблемы восстановления киральной симметрии сильных взаимодействий при высоких температурах и плотностях.

Во время школы была организована экскурсия на площадку NICA и фабрику по сборке и испытанию сверхпроводящих магнитов для NICA и европейского проекта FAIR. Несомненный интерес слушателей школы к проекту NICA, возможно, в будущем приведет их к участию в экспериментах, планируемых на этом уникальном ускорительном комплексе.

И.ПИРОЖЕНКО, А.СОРИН,
фото Елены ПУЗЫНИНОЙ