Красников Н.В. «Поиск легкой темной материи на эксперименте NA64» Физика элементарных частиц и атомного ядра, 51, № 4, с. 818 (2020)

Целью мини-обзора является презентация основных экспериментальных и теоретических результатов по поиску легкой темной материи в эксперименте NA64 в ЦЕРН. Обсуждаются текущие результаты и перспективы NA64. Также рассматриваются проблема происхождения смешивания (ε/2)F^μνF′^μν и связь смешивания с петлевыми поправками.

Альварес-Кастильо Д., Айриян А., Габор Б.Г., Посфэ П. «Изучение параметра массы Ландау расширенной сигма-модели для вещества нейтронной звезды» Физика элементарных частиц и атомного ядра, 51, № 4, с. 843 (2020)

Представлены результаты байесовского анализа массы Ландау в рамках расширенной σ-ω-модели для вещества нейтронной звезды, проведенного с учетом измерения массы объекта PSR 0740+6620 и оценки приливной деформируемости по GW170817 и массы радиуса PSR J0030+0451 по данным NICER. С использованием массы Ландау в качестве свободного параметра теории была проверена предсказательная сила астрофизических ограничений для определения наилучшего значения этого ядерного параметра в рамках байесовского метода.

Березин В.А., Докучаев В.И., Ерошенко Ю.Н., Смирнов А.Л. «Двойной слой в квадратичной гравитации и принцип наименьшего действия» Физика элементарных частиц и атомного ядра, 51, № 4, с. 844-853 (2020)

Получены уравнения Израэля для тонких оболочек в общей теории относительности напрямую из принципа наименьшего действия. Разработан метод получения уравнений для двойного слоя в квадратичной гравитации из принципа наименьшего действия.

Фурсаев Д.В. «Безмассовые космические струны в пространствах с глобальными параболическими изометриями» Физика элементарных частиц и атомного ядра, 51, № 4, с. 854 (2020)

Вводится класс искривленных пространств лоренцевой сигнатуры с глобальными параболическими изометриями (ГПИ). Данные изометрии имеют фиксированные точки, расположенные на 2-мерных нулевых поверхностях, которые можно интерпретировать как мировые поверхности безмассовых космических струн. Эффект обратного воздействия струн на геометрию в таких пространствах описывается точно в терминах нетривиальной голономии на мировой поверхности. Показано, что пространства с ГПИ относятся к типу N по классификации Петрова. Описывается ряд характерных особенностей данных пространств, включая свойства горизонтов Киллинга, связанных с ГПИ. В качестве примера рассматриваются кольцевые космические струны во вселенной де Ситтера, в которой метрика может быть представлена в новых координатах с началом на мировом листе струны.

Нурмагамбетов А.Ю. «Однопетлевая гравитация и квантовые скачки в окрестности черных дыр» Физика элементарных частиц и атомного ядра, 51, № 4, с. 855-864 (2020)

Рассматривается нестационарное обобщение решений квантово-расширенной (однопетлевой общей теории относительности) системы уравнений Эйнштейна-Максвелла с комплексным скалярным полем. Важными представителями решений такого типа являются нестационарные вращающиеся черные дыры, расположенные внутри активных галактических ядер. Получено выражение для локальной плотности энергии свободнопадающего наблюдателя, и показано наличие скачка данной величины на горизонте событий черной дыры до транспланковских энергий. Таким образом, найден аналог файрвола, отвечающего, с одной стороны, за генерацию потоков космических лучей ультравысокой энергии из активных галактических ядер, а с другой стороны, призванного разрешить парадокс Хокинга в физике черных дыр.

Вернов С.Ю., Иванов В.Р., Поздеева Е.О. «Метод суперпотенциала для космологических моделей F(R) гравитации» Физика элементарных частиц и атомного ядра, 51, № 4, с. 865-876 (2020)

Модели F(R)-гравитации с точными частными решениями строятся с помощью конформного преобразования и метода суперпотенциала для соответствующих моделей в формулировке Эйнштейна. Функции F(R) получаются в явном виде. Подробно рассматриваются точные решения для полученной модели R2-гравитации с космологической постоянной.

Захаров А.Ф. «Тесты теорий гравитации с использованием наблюдений галактического центра и центра галактики M87» Физика элементарных частиц и атомного ядра, 51, № 4, с. 877-889 (2020)

В октябре 2019 г. Нобелевская премия по физике была присуждена за прояснение «оснований нашего современного понимания истории Вселенной от Большого взрыва до наших дней», в частности, половина премии вручена Дж. Пиблсу за его работы по физической космологии, половина премии поделена между М. Майором и Д. Кело за открытие первой экзопланеты вблизи звезды солнечного типа. Фактически это означает также признание важности работ в области гравитации, астрофизики и космологии. Обсуждается применение астрономических наблюдений Галактического Центра для получения ограничений на гравитационное поле вблизи сверхмассивной черной дыры. Со времен Ньютона известно, что гравитационный потенциал можно оценить с помощью анализа движения пробных частиц в этом поле. В настоящее время имеются два основных метода наблюдения для исследования гравитационного потенциала в Галактическом Центре и доказательства наличия там сверхмассивной черной дыры, а именно: мониторинг орбит ярких звезд вблизи Галактического Центра с использованием самых больших телескопов с адаптивной оптикой и измерение размера и формы теней вокруг черной дыры, что дает альтернативную возможность оценить параметры черной дыры с помощью телескопа горизонта событий. В апреле 2019 г. коллаборация «Телескоп горизонта событий» (The Event Horizon Telescope) сообщила о восстановлении ярких структур в окрестности сверхмассивной черной дыры в центре галактики М87. В наших работах обсуждались возможности проверки теорий гравитации с использованием наблюдений ярких звезд в центре Галактики. Недавно коллаборация LIGO-Virgo не только обнаружила гравитационные волны и двойные черные дыры, но и определила верхний предел массы гравитона: m_g<1,2·10^–22 эВ. Показано, что анализ траекторий ярких звезд может с сопоставимой точностью ограничивать массу гравитона. Обсуждаются возможности как значительного улучшения текущих оценок массы гравитона с использованием в последующем наблюдений ярких звезд телескопами Keck, VLT, GRAVITY, E-ELT и TMT, так и достижения оценки массы гравитона : m_g<5·10^–23 эВ . Также обсуждаются недавние результаты коллабораций GRAVITY и Keck по оценке гравитационного красного смещения спектра звезды S2 вблизи прохода перицентра ее орбиты. Эти данные подтвердили предсказания общей теории относительности для Галактического Центра. Поэтому такой анализ позволяет использовать наблюдения ярких звезд вблизи Галактического Центра как полезный метод получения ограничений на параметры закона гравитации, в частности, для проверки общей теории относительности. Показано, что в будущем оценки массы гравитона, определяемые с помощью анализа свойств траекторий ярких звезд, будут лучше имеющихся в настоящее время ограничений, полученных из данных наблюдений гравитационно-волновых сигналов с использованием интерферометров LIGO-Virgo. Как показано в работе, аналогично можно получать ограничения на приливной заряд для черной дыры. Анализ размера теней вокруг сверхмассивной черной дыры в Галактическом Центре (или/и в центре галактики M87), наблюдаемых с помощью телескопа горизонта событий, также ограничивает параметры различных альтернативных теорий гравитации.

Желтухин А.А. «Спонтанная генерация гравитации в теории бран» Физика элементарных частиц и атомного ядра, 51, № 4, с. 890 (2020)

Рассмотрена модель Вселенной как 3-мерной браны, вложенной в 5-мерное пространство Минковского, и построено ее эффективное действие. Доказана инвариантность действия относительно спонтанно нарушенных вейлевской и масштабной симметрий. Показано, что эффективное действие 3-мерной браны обобщает действие квадратичной гравитации в модели Старобинского. Нарушение симметрии генерирует действие Гильберта–Эйнштейна с ньютоновской константой G_N∼1/μ², где μ – средняя кривизна вакуумной гиперповерхности 3-мерной браны, определяющая шкалу масс. На основе полученного результата предложена модификация механизма спонтанной генерации гравитации в теории бран.