Институт теоретической физики им. Л.Д. Ландау


Российской академии наук

Семинары на ученом совете ИТФ им. Л.Д. Ландау

Семинары проходят по пятницам в конференц-зале Института теоретической физики им. Л.Д. Ландау, начало в 11:30. Адрес: Черноголовка, МО, просп. Академика Семенова, д. 1-A

Наши коллеги из других институтов могут подписаться на рассылку и получать объявления о семинарах ИТФ. По вопросам работы семинара обращайтесь к ученому секретарю Сергею Александровичу Крашакову.

Семинары транслируются online. Информация для подключения приводится в рассылке.

Limit shape phase transitions. A merger of Arctic circles

29 октября, послезавтра в 15:30

Александр Абанов (SUNY Stony Brook)

A limit shape phenomenon in statistical mechanics is the appearance of a most probable macroscopic state. This state is usually characterized by a well-defined boundary separating frozen and liquid spatial regions. The earliest studies related to this phenomenon in the context of crystal shapes are in works by Pokrovsky and Talapov [1]. We will review a few examples of the models leading to the appearance of limit shapes. Then we consider a class of topological phase transitions in the limit shape problem of statistical mechanics. The problem considered is generally known as the Arctic circle problem. The considered transition can be visualized as the merging of two melted regions (Arctic circles). We establish the mapping, which identifies the transition as the transition known in lattice QCD and random matrix problems [2,3]. The transition is a continuous phase transition of the third order. We identify universal features of the limiting shape close to the transition using the hydrodynamic description.
[1] V. L. Pokrovsky and A. L. Talapov, Phys. Rev. Lett. 42, 65 (1979). "Ground State, Spectrum, and Phase Diagram of Two-Dimensional Incommensurate Crystals."
[2] D. J. Gross and E. Witten, Phys. Rev. D, 21 (2): 446, (1980). "Possible third-order phase transition in the large-n lattice gauge theory"; S. R. Wadia, Phys. Lett. B 93, 403 (1980). "$N=\infty$ phase transition in a class of exactly soluble model lattice gauge theories."
[3] M. R. Douglas and V. A. Kazakov. Phys. Lett. B, 319 (1-3): 219–230, 1993. "Large n phase transition in continuum QCD2."

Many-body delocalisation as symmetry breaking

12 ноября в 11:30

John Chalker (Physics Department, University of Oxford)

I will start this talk with an overview of recent work on quantum dynamics in many body systems far from equilibrium. This work has led to an understanding from the perspective of quantum information, of how a such systems may approach an equilibrium state at long times, in which initial conditions are effectively forgotten. It has also led to an appreciation that there are classes of system in which an equilibrium state is not reached at long times. One of these classes is made up of many-body localised systems, in which randomness in the Hamiltonian is responsible for a long-lived memory of the initial state of a system. By varying the strength of randomness, a transition can be induced between localised and ergodic phases, which seems very different from conventional symmetry-breaking phase transitions.
In the second part of the talk I will discuss minimal models for quantum chaos and many-body localisation. The models are Floquet quantum circuits for lattice spin systems, in which time evolution is generated by unitary gates that couple neighbouring sites. In particular, I will examine the circumstances in which a version of the so-called diagonal approximation (originally developed for the semiclassical limit in low-dimensional chaotic systems) can be applied to these systems. Within this framework I will show that the many-body delocalisation transition can be seen as a form of symmetry breaking transition, having many of the features generally associated with conventional phase transitions in classical statistical mechanical models.

Joint work with Sam Garratt: Phys. Rev. X 11, 021051 (2021) and Phys. Rev. Lett. 127, 026802 (2021)

КОНВЕКЦИЯ МАРАНГОНИ В ЭЛЛИПСОИДАЛЬНЫХ ИЗОТРОПНЫХ КАПЛЯХ, ОБРАЗУЮЩИХСЯ В СВОБОДНО ПОДВЕШЕННЫХ СМЕКТИЧЕСКИХ ПЛЕНКАХ

19 ноября в 11:30

Елена С. Пикина, Максим А. Шишкин, Сергей А. Пикин, Борис И. Островский

Впервые проведено теоретическое исследование конвекции Марангони в эллипсоидальных изотропных каплях, спонтанно образующихся в свободно подвешенных смектических пленках (СПСП), перегретых выше объемного перехода из смектической в изотропную фазу. Термокапиллярная неустойчивость в каплях возникает под действием постоянного градиента температуры, направленного по нормали к плоскости СПСП. Поскольку изотропные капли имеют высоту порядка единиц и десятков микрон, гравитационными эффектами в них можно пренебречь, и за возникновение неустойчивости ответственен именно термокапиллярный эффект. Отличительной особенностью системы является то, что обе поверхности изотропной капли являются свободными. Кроме того, изотропные капли в СПСП имеют вид сплющенных сфероидов. Решение задачи о конвекции Марангони в каплях подобной формы является нетривиальной задачей. Первоначально нами была решена задача о конвекции Марангони в приближении плоского слоя. Была получена аналитическая зависимость числа Марангони от волнового вектора k, характеризующего масштаб неустойчивости в горизонтальном сечении капель, при различных значениях безразмерного числа Био. Поскольку конвекция Марангони не зависит от ориентации СПСП с изотропными каплями относительно вектора свободного падения g, термокапиллярные потоки в каплях могут возникать при обоих направлениях температурного градиента относительно капель – снизу вверх и, сверху вниз. Это справедливо для изотропных капель, обладающих свойствами обычной жидкости (поверхностное натяжение убывает с ростом температуры). Соответствующие результаты были опубликованы в работе: E.S. Pikina, B.I. Ostrovskii, and S.A. Pikin, Eur. Phys. J. E (2021) 44:81 , https://doi.org/10.1140/epje/s10189-021-00082-1.
В продолжение этой работы нами решена общая задача о критических конвекционных движениях Марангони в изотропных эллипсоидальных каплях в СПСП в приближении Буссинеска с учетом осевой симметрии системы. С учетом малой высоты капель силой тяжести в уравнении Навье-Стокса (членом с подъемной конвективной силой) можно было пренебречь. Впервые был найден ряд линейно независимых точных критических (с нулевым временным инкрементом) решений для функций тока Стокса в эллипсоидальных координатах, и, соответcтвенно, точные решения для локального распределения скоростей в капле в линейном приближении по возмущениям скорости. Распределение температуры в эллипсоидальной капле и окружающем воздухе искалось в рамках теории возмущений по отклонению от распределения, соответствующего механическому равновесию; показано, что в капле оно соответствует постоянному вертикальному градиенту температуры. Было найдено соответствующее точное решение для возмущений температуры, также в линейном приближении по возмущениям температуры и скорости. При этом использовались стандартные граничные условия равенства температур и потоков тепла на границе капли. Затем в эллипсоидальных координатах было выписано граничное условие равенства тангенциальных сил на поверхности капли с учетом термокапиллярной силы. Это условие может быть получено для заданного числа Марангони с определенной точностью, в зависимости от числа учитываемых членов разложения решения по критическим движениям. Условие находилось при заданном числе Марангони, в зависимости от значений параметра, характеризующего отношение высоты и срединного радиуса капли, при различных соотношениях теплопроводности жидкого кристалла и воздуха. Были определены основные вклады в критическое термокапиллярное движение в каплях для различных значений указанных параметров. Принципиальной особенностью данной системы является то, что из-за кривизны поверхности капли всегда имеется температурный градиент вдоль ее свободной поверхности. Поэтому термокапиллярная конвекция в эллипсоидальных каплях возможна при любых, сколь угодно малых числах Марангони; в рамках использованного приближения меняется лишь вид суммарного движения. На основе полученных результатов готовится публикация.

Jet quenching in small sytems

19 ноября в 11:30 (короткий доклад)

Б.Г. Захаров

We discuss recent results on possible jet quenching in collisions of small systems: in $pp$, $pA$ and oxygen-oxygen collisions. Calculations of the radiative and collisional parton energy loss are performed for the temperature dependent running QCD coupling. We use parametrization of $\alpha_s(Q,T)$ which has a plateau around $Q \sim \kappa T$ (it is motivated by the lattice calculation of the effective QCD coupling in the QGP). The parameter $\kappa$ has been fitted to the LHC data on the nuclear modification factor $R_{AA}$ in heavy ion collisions. Using the optimal $\kappa$ we perform calculations of $R_{pp}$, $R_{pPb}$, and $R_{AA}$ and $v_2$ for O+O collisions. We find that predictions for $R_{OO}$ may differ substantially for scenarios with and without mini-QGP formation in $pp$ collisions. We show that the available data on $R_{pPb}$ may be consistent with the QGP formation in $pp$ and $pPb$ collisions. However, a scenario with the QGP formation only in pPb collisions is excluded.

Radiative $p_{\perp}$-broadening of fast partons in an expanding quark-gluon plasma

19 ноября в 11:30 (короткий доклад)

Б.Г. Захаров

We study contribution of radiative processes to $p_{\perp}$-broadening of fast partons in an expanding quark-gluon plasma. It is shown that the radiative correction to $\langle p_{\perp}^2\rangle$ for the QGP produced in $AA$-collisions at RHIC and LHC may be negative, and comparable in absolute value with the non-radiative contribution. We have found that the QGP expansion enhances the radiative suppression of $p_\perp$-broadening as compared to the static medium. Our results show that the radiative contribution to $p_{\perp}$-broadening can make the total $\langle p_{\perp}^2\rangle$ very small for heavy ion collisions at the RHIC and LHC energies. This can explain the absence of a considerable jet acoplanarity in hadron-jet events at RHIC and LHC.