Ученые НГУ представили свои доклады в области физики на престижных международных конференциях

С мая по июнь на трех разных международных конференциях (Hot Topics in Modern Cosmology, Spontaneous Workshop XIII, Frascati Workshop MULTIFREQUENCY BEHAVIOUR OF HIGH ENERGY COSMIC SOURCES – XIII, TENTH ALEXANDER FRIEDMANN INTERNATIONAL SEMINAR ON GRAVITATION AND COSMOLOGY) с приглашенными докладами выступали ученые-физики из НГУ Александр Долгов, Елена Арбузова и Александр Руденко. Все эти мероприятия проводятся для узкого круга специалистов, известных своими работами по космологии и астрофизике, а приглашение означает признание заслуг в этих областях.

— Такие конференции прежде всего дают возможность специалистам по космологии, астрофизики, физики космических частиц ознакомить друг друга с результатами исследований, обсудить их и понять направления дальнейших исследований и описания явлений, связанных с фундаментальными свойствами пространства и материи. Темы, обсуждаемые на этих конференциях, важны для развития данных областей знания. А если говорить в общем, то эти исследования продолжают тысячелетнюю работу человека над пониманием того, как началось Бытие (Вселенная), чем закончится и что было до и будет после, — пояснил заведующий лабораторией по изучению с-тау физики Физического факультета НГУ, заместитель Междисциплинарного центра центра физики элементарных частиц и астрофизики ФФ НГУ Михаил Ачасов.

Доклады директора Междисциплинарного центра физики элементарных частиц и астрофизики ФФ НГУ, заведующего лаборатории космологии и физики элементарных частиц ФФ НГУ Александра Долгова были посвящены астрономическим наблюдениям последних лет: был сделан революционный вывод, что большинство черных дыр во Вселенной являются первичными, то есть возникшими в очень ранней Вселенной еще в дозвездную эпоху. Показано, что ранее предложенный ученым НГУ механизм рождения первичных черных дыр прекрасно описывает всю совокупность наблюдений, которые находятся в сильном противоречии с общепринятой космологией и астрофизикой. Модель объясняет, в частности, наличие гигантских черных дыр с массой в миллиарды масс Солнца, наблюдаемых в центре галактик и даже почти в пустом пространстве. Иного объяснения новых удивительных астрономических открытий не найдено. Александром Долговым была предложена совершенно новая концепция образования галактик и шаровых скоплений за счет аккреции вещества на давно возникшие зародыши в виде первичных черных дыр. Одним из результатов предлагаемой теории является возможность наличия компактных анти-звезд в нашей Галактике, что не противоречит имеющимся данным.

Доклады старшего научного сотрудника лаборатории космологии и физики элементарных частиц ФФ НГУ Елены Арбузовой на конференциях в Карджезе и Санкт-Петербурге были посвящены рассмотрению ранней Вселенной и рождению стабильных тяжелых реликтов в модифицированной R^2-гравитации. Было показано, что космологическая эволюция и кинетика массивных частиц в плазме в $R^2$-теории существенно отличаются от того, что происходит в традиционной космологии. Результаты исследований были применены к легчайшим суперсимметричным частицам и было установлено, что эти частицы могут быть реалистичными кандидатами на роль частиц темной материи, если их массы составляют около 1000 ТэВ. Обнаружение таких частиц в низкофоновых экспериментах или по их продуктам аннигиляции в космических лучах могло бы послужить дополнительным доказательством справедливости одного из наиболее популярных сейчас механизмов инфляции, а именно инфляционной модели Старобинского.

Помимо этого, результат показывает возможность существования одних из наиболее естественных носителей темной материи — легчайших (хотя и очень тяжелых) суперсимметричных частиц и указывает на возможные пути их обнаружения.

В докладе на конференции в Палермо рассматривались вопросы устойчивости теорий модифицированной гравитации, предложенных для объяснения ускоренного расширения Вселенной. Было обнаружено, что системы с растущей плотностью массы / энергии приходят в сингулярное состояние в будущем независимо от начальных условий. Добавление R^2-слагаемого в действие позволяет избежать сингулярности в будущем, но в таких системах возникают высокочастотные осцилляции кривизны с большой амплитудой. Эти осцилляции приводят к рождению частиц, потенциально наблюдаемых в спектре космических лучей высоких энергий, а также делают возможным гравитационное отталкивание в астрономических системах конечного размера, что может являться причиной возникновения космических пустот. Этот результат существенно отличается от выводов общей теории относительности, в которой антигравитация невозможна.

— Рождение частиц высоких энергий за счет открытого нами механизма могло бы объяснить наблюдаемые аномалии в спектре космических лучей высоких энергий и при согласии с наблюдениями решить фундаментальную проблему об источнике ускоренного расширения Вселенной, то есть, иными словами, проблему темной энергии. В дальнейшем мы собираемся рассмотреть рождение суперсимметричных частиц за счет распада скалярона на калибровочные бозоны вследствие конформной аномалии в R^2-теории. Отдельный интерес представляет задача, связанная с рождением гравитационных волн в ранней Вселенной с учетом решений, найденных в наших работах, — добавила Елена Арбузова.

Александр Руденко, научный сотрудник лаборатории космологии и физики элементарных частиц ФФ НГУ, в докладе на конференции во Франции предложил модель, в которой возможно возникновение космологически больших доменов материи и антиматерии, разделенных космологически большими расстояниями. Доменные стенки в этой модели образованы новым скалярным полем и существовали только в ранней Вселенной, а позже исчезли. Таким образом, проблема доменных стенок не возникает. Это свойство модели обусловлено особой формой взаимодействия между инфлатоном и новым скалярным полем. Такой сценарий побудил начать изучение связанной проблемы: как меняется толщина доменной стенки в расширяющейся вселенной. В нашей модели эволюция доменной стенки полностью определяется соотношением между радиусом Хаббла, зависящем от времени, и постоянной d — толщиной стенки в плоском пространстве-времени. Если d меньше радиуса Хаббла, то физическая толщина стенки стремится с течением времени к d, то есть к микроскопически малой постоянной величине. Напротив, когда d больше радиуса Хаббла, стенка постоянно расширяется и ее физическая толщина может стать космологически большой.