Руководитель - д. ф.-м. н. В.Ю. Петров.

Отделение теоретической физики состоит из 7 секторов:

и группы теории ядерных реакторов (руководитель к. ф.-м. н. М. С. Онегин).

Об отделении

Теоретическая физика представляет собой единую науку с общими методами, подходами и критериями. Большая часть открытий, сделанных в физике за последние десятилетия, предсказывалась ранее с учётом теоретического осмысления предыдущего опыта. Исследования, проводимые в ОТФ, охватывают большинство областей современной теоретической физики – от физики элементарных частиц и квантовой теории поля до физики ядерных реакторов.

В ОТФ делается акцент на тесное взаимодействие теоретиков разных специализаций: ведутся совместные исследования, проводятся общие семинары и школы. Регулярно организуются международные конференции по структуре адронов и «эйлеровский» симпозиум по теоретической и математической физике.

Основными направлениями исследований сотрудниками ОТФ являются физика высоких энергий и физика элементарных частиц, ядерная физика,  физика конденсированного состояния, атомная физика и экологическая физика. По этим направлениям отделение теоретической физики занимает лидирующие позиции в мире и пользуется большим международным авторитетом.

Оригинальные идеи и выдающиеся результаты основателя ОТФ В.Н. Грибова легли в основу описания столкновения адронов при высоких энергиях. С его именем связано известное представление Грибова - Фруассара для амплитуд рассеяния. Им была сформулирована проблема калибровочных копий в неабелевых теориях (копии Грибова).

Сотрудники отдела внесли определяющий вклад в теорию жёстких и дифракционных процессов. Большинство создателей всемирно известных уравнений эволюции ДГЛАП (Докшицер, Грибов, Липатов, Алтарелли, Паризи) и БФКЛ (Балицкий, Фадин, Кураев, Липатов), а также формулы ДДТ (Докшицер, Дьяконов, Троян), работали в ОТФ.

Мировую известность получили работы А.Г. Аронова и Б.Л. Альтшулера в теории слабой локализации в допированных полупроводниках. Создание С.В. Малеевым с соавторами теории рассеяния поляризованных нейтронов в веществе положили начало целому направлению экспериментальных исследований.

В работах Ю.В. Петрова была предложена принципиально новая схема высокопоточного исследовательского реактора, которая была реализована при проектировании и строительстве реактора ПИК. Исследования естественного реактора Окло, работавшего в Габоне полтора миллиарда лет назад, позволили поставить лучший в мире предел на изменение фундаментальных констант со временем.

В ОТФ ведутся исследования основных явлений теории сильных взаимодействий, таких как невылетание кварков, спонтанное нарушение киральной симметрии, фазовый переход конфайнмент - деконфайнмент, свойства адронов. Инстантонная и дионная модель вакуума, кварк-солитонная модель барионов, предложенные в ОТФ, позволяют качественно и количественно понять основные черты этих явлений.

ОТФ можно считать одним из мировых лидеров в области изучения AдС/КТП соответствия между полевым и струнным описанием, которое в настоящее время является важнейшим инструментом в квантовой теории поля в сильной связи. В ОТФ была обнаружена и доказана интегрируемость этой конформной теории поля во всех порядках теории возмущения.

Систематизация адронов является актуальной проблемой, в рамках которой сотрудниками Отделения впервые был разработан метод комбинированного парциально волнового анализа экспериментальных данных. Это позволило не только установить свойства адронов, но и открыть ряд новых состояний, которые вошли в таблицы Particle Data Group.

Струнные модели являются основными кандидатами на теорию объединения всех взаимодействий. В отделении был развит метод построения многопетлевых струнных диаграмм. Предложена струнная модель, реалистично описывающая адроны при малых и промежуточных энергиях.

В настоящее время в ОТФ проводтся изучение свойств ядерной материи при больших плотностях, что является чрезвычайно актуальным в связи с исследованием нейтронных звёзд.

Развивается релятивистская теория излучения и поглощения света атомами, необходимая для понимания спектров многозарядных ионов и рентгеновских спектров в тяжёлых атомах. Для проверки стандартной модели при низких энергиях был предложен эксперимент на гелие-подобном ионе европия.

Сотрудниками ОТФ были выполнены расчёты для подготовки и осуществления физического пуска реактора ПИК. Запатентована новая форма поперечного сечения тепловыделяющего элемента, свойства которой позволяют форсировать удельную мощность реактора и, тем самым, увеличить нейтронные потоки и снизить возможность разрушения при неконтролируемом выбеге мощности.

С момента образования сектора теории конденсированного состояния в нем развивались три направления: теория упорядоченных магнетиков, теория неупорядоченных систем и теория физики полупроводников.

Сейчас большая часть работ посвящена теории магнетизма, включая магнитные явления в сильных полях, транспортные и магнитные свойства монокристаллов, теорию магнитных явлений в высокотемпературных сверхпроводниках. В этой области существует тесное взаимодействие с экспериментаторами. Новым направлением является изучение наносистем низкой размерности, в частности, квантовых проволок и слоистых систем, а также таких перспективных материалов как графен.

Интересным направлением является экологическая физика. Теоретическое описание динамических процессов, связанных с фазовыми переходами в атмосфере Земли, представляет собой главную проблему современной теории атмосферной гидродинамики. В рамках конденсационной атмосферной динамики В.Г. Горшков с соавторами получил новые результаты по описанию ураганов и смерчей.

Отделение тесно сотрудничает со многими международными экспериментальными коллаборациями. Результаты ОТФ играют существенную роль при описании процессов, исследуемых на Большом Адронном Коллайдере (ЦЕРН) и в других международных экспериментальных лабораториях. В ОТФ была разработана модель, объединяющая дифракционные и жёсткие процессы, которая успешно описывает эксперимент в ЦЕРН.

фгбу пияф им. Б. П. Константинова Национальный исследовательский центр Курчатовский институт