КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ

Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.

 

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ


Номер 20-41-09009

НазваниеМатематические проблемы современной математической физики.

РуководительШлосман Семён Бенсионович, Доктор физико-математических наук

Организация финансирования, регион Автономная некоммерческая образовательная организация высшего образования «Сколковский институт науки и технологий», г Москва

Период выполнения при поддержке РНФ 2020 г. - 2022 г. 

Конкурс№37 - Конкурс 2019 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований международными научными коллективами» (ANR).

Область знания, основной код классификатора 01 - Математика, информатика и науки о системах, 01-113 - Математическая физика

Ключевые словаДетерминантный случайный процесс, пространство модулей, теория представлений, интегрируемая система, кэлерово многообразие, спиновое стекло, цепочка Тоды, система Калоджеро.

Код ГРНТИ27.35.33


СтатусУспешно завершен


 

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ


Аннотация
Детерминантные случайные точечные процессы естественным образом возникают в различных областях математической физики (системы заряженных частиц, процессы исключения, модели димеров, спектры случайных матриц большого размера и др.). Детерминантные процессы и их обобщения интенсивно изучались, однако многие важные вопросы остаются открытыми. Мы развиваем оригинальный подход, основанный на идеях асимптотической теории представлений, теории симметрических функций и теории многомерных спецфункций гипергеометрического типа. В теории интегрируемых систем математической физики в последние десятилетия ключевую роль играют модели двумерных квантовых теорий поля, основанные на геометрии пространств модулей комплексных кривых и структур на них. В ходе проекта планируется изучить связи между различными такими моделями, в том числе основанными на абелевых дифференциалах, пространствах мероморфных функций на алгебраических кривых, вещественно нормированных дифференциалах. В процессе исследования планируется применять методы эргодической теории, методы однородной динамики, методы алгебраической геометрии, топологическую рекурсию. Мы планируем также исследование специальных метрических свойств пространства модулей самодуальных полей, обусловленное метрическими свойствами подлежащего четырехмерного многообразия (евклидовой версии пространства времени), и дать явное описание гиперкэлеровой структуры для некоторых многообразий с использованием твисторного подхода. Основными объектами изучения будут коприсоединенные орбиты некоторых групп Ли и схемы Гильберта. Часть работ будет посвящена современной теории представлений. Мы планируем развитие теории редукционных алгебр и аналогов операторов Желобенко для квантовых групп, с возможностью приложений для построения канонических сплетающих операторов в теории представлений квантовых аффинных алгебр, исследование представлений редукционных алгебр и функтора «динамизации», построение функций Уиттекера в представлении Меллина-Барнса классических комплексных групп Ли и их q-аналогов, а также построение фермионных пределов систем Сазерленда и Рууджинарса. Спиновое стекло -- это особая фаза твёрдого тела, для которой характерны одновременно и высокая хаотичность и сильная локальная упорядоченность. Обычно эта фаза возникает в системах со случайным взаимодействием. Для неё характерно наличие бесконечного числа чистых состояний, что не типично для обычных моделей с трансляционно-инвариантным взаимодействием. Наиболее известный пример – модель Шеррингтона-Киркпатрика. Физически естественные состояния этой модели раскладываются в счётную композицию экстремальных состояний. В других случаях такое разложение может быть континуальным. Мы покажем, что спиновые стёкла могут возникать и в упорядоченных трансляционно-инвариантных системах, когда пространство системы имеет отрицательную кривизну. Таким образом, образование спинового стекла будет изучено в естественной вероятностной ситуации трансляционно-инвариантных случайных полей.

Ожидаемые результаты
Мы планируем построить и исследовать новые модели систем взаимодействующих частиц на основе идей асимптотической теории представлений; изучить флуктуации в системах взаимодействующих частиц; вывести аналог закона повторного логарифма для детерминантного процесса с синус ядром и других стационарных процессов. Будут найдены новые связи между геометриями стратифицированных пространств модулей комплексных алгебраических кривых и мероморфных функций на них, вещественных алгебраических кривых и функций на них, абелевых дифференциалов, вещественно нормированных дифференциалов, а также связи этих геометрий с интегрируемыми системами математической физики. Мы исследуем новые возможности построения гиперкэлеровых многообразий. В частности, будет получены новые описания гиперкэлеровой структуры на коприсоединенных орбитах комплексных групп Ли, твисторного пространства для схемы Гильберта точек на комплексной плоскости и фазового пространства систем Калоджеро. Развивая теорию представлений классических и квантовых групп, мы получим описание преобразования Беренштейна-Зелевинского для расщепимых вещественных форм классических групп Ли; фермионного предела спиновой системы Калоджеро-Сазерленда при числе частиц стремящихся к бесконечности, мы также опишем редукционные алгебры и их автоморфизмы для квантовых групп с приложением к теории представлений квантовых аффинных алгебр. Мы покажем, что возникновение спиновых стёкол возможно не только в неупорядоченных системах, но также и в системах с регулярным взаимодействием, если пространство системы имеет отрицательную кривизну. Это улучшает наше понимание явления возникновения спиновых стёкол. Будет установлено, что флуктуации кривой раздела фаз двумерной модели Изинга вблизи стенки имеют экспоненту 1/3, такую же как и в КПЗ теории. После КПЗ-перенормировки она описывается диффузионным процессом Эйри. Все перечисленные результаты -- это результаты мирового уровня.


 

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ


Аннотация результатов, полученных в 2020 году
Г.Ольшанский получил описание границы нового графа ветвления --- расширенного графа Гельфанда-Цетлина с формальными кратностями ребер, зависящими от двух параметров q и t полиномов Макдональда. Введена новая модель стохастических систем с N взаимодействующими частицами; это (q,t)-деформированная версия бета-ансамблей из теории стохастических матриц. Помимо параметров Макдональда модель зависит еще от 4 непрерывных параметров, связанных с большими полиномами q-Якоби. Доказано существование предельного перехода, в котором число частиц N стремится к бесконечности. В результате предельного перехода возникает система с бесконечным числом частиц, пространство состояний которой и есть граница расширенного графа Гельфанда-Цетлина с параметрами Макдональда. М Матушко получена предельная конструкция системы Калоджеро-Сазерленда в пространстве Фока в точке свободных фермионов. Удалось получить явные формулы производящей функции для гамильтонианов предельной системы в пространстве Фока, не известные ранее. Предъявлены два разных выражения для производящей функции плотностей гамильтонианов, первый в терминах дифференциальных операторов, второй в терминах интегральных операторов. Построена иерархия временных эволюций, заданных соответствующими коммутирующими гамильтонианами. С.К.Ландо и А.С.Скрипченко, совместно с И.М.Кричевером начали изучение вещественной стратификации пространств мероморфных вещественно нормированных дифференциалов с единственным полюсом второго порядка на комплексных кривых. Доказано, что общий лист слоения абсолютных периодов всюду плотен в пространстве вещественно нормированных дифференциалов. Доказано, что всякий лист этого слоения, отвечающий вполне несоизмеримой группе периодов, связен. Статья, содержащая эти результаты, представлена в Letters in Mathematical Physics. С. Шлосман с соавторами произвели подробный анализ критического пред-смачивания в двумерной модели Изинга. Для этого они сделали (-)-фазу нестабильной, включив слабое положительное магнитное поле h. Ширина (-)-слоя около (-)-стенки становится микроскопической, порядка h ^ {- 1/3}. Основной результат - это доказательство того, что интерфейс, после масштабирования на h^{1/3} по вертикали и на h^{2/3} по горизонтали, слабо сходится к явно описанному невырожденному диффузионному процессу Феррари-Шпона, когда магнитное поле h стремится к 0. С. Шлосману совместно с О.Огиевецким удалось доказать, что построенная ранее конфигурация C_m шести цилиндров является точкой локального максимума функции радиуса r на многообразии М шестёрок непересекающихся цилиндров, касающихся единичной сферы. Более того, ими обнаружено, что 15-мерное касательное пространство к М в точке C_m содержит 4-мерное подпространство, по которому функция r квадратично убывает, а по любому другому касательному направлению онa убывает линейно. А. Дымовым достигнуто продвижение в обосновании теории волновой турбулентности для нелинейного уравнения Шредингера, подверженного действию малых случайного возмущения и вязкости. А именно, совместно с С.Б.Куксиным разработан удобный язык фейнмановских диаграмм, позволяющий записывать в явном виде моменты членов формального ряда по амплитуде для решений уравнения. Предположительно, в дальнейшем это позволит получить оценки на моменты членов формального ряда, необходимые для обоснования теории. С. Хорошкин построил согласованное семейство q дифференциальных операторов на q-аналогах алгебр функций M_q(m, n) на прямоугольных матрицах. В этих алгебрах реализованы коммутирующие действия двух квантовых групп. Вычислены соответствующие редукционные алгебры. Явно описано бирациональное преобразование Беренштейна-Зелевинского флаговых многообразий классических групп Ли. Получены формулы связи действия янгиана общей линейной группы в спиновых системах Сазерленда с разным числом частиц. Полученные соотношения позволяют подправить перенормировки Углова янгианных действий так, чтобы они образовывали проективную систему, полевой предел которой описан в наших работах В работе Магазинова и Пеледа Concentration inequalities for log-concave distributions with applications to random surface fluctuations (https://arxiv.org/abs/2006.05393) предложен новый вариант неравенства Браскампа-Либа для log-вогнутых распределений. С его помощью доказана оценка дисперсии значения случайной поверхности градиентного типа в "типичной" вершине решетчатого графа, если потенциал - выпуклая функция, вторая производная которой обращается в нуль на множестве нулевой меры Лебега. Это условие, в частности, покрывает случай потенциала V(x) = x^4, который отмечался Браскампом, Либом и Лебовичем как нерешенный. Рослый Доказана ключевая лемма, характеризующая локальный вид \Omega-суперсвязностей, а также показывающая, что когомологии \Omega-суперсвязностей являются когерентными пучками.

 

Публикации

1. Владимиров, А., Шлосман, С., Нечаев, С. Brownian flights over a circle Phys. Rev. E, v. 102, p. 012124- (год публикации - 2020)

2. Дымов А.В., Куксин С.Б. Formal expansions in stochastic model for wave turbulence 2: method of diagram decomposition arXiv.org, arXiv:1907.02279 (год публикации - 2019)

3. Казарян М.Э., Ландо С.К., Звонкин Д. Double Hurwitz numbers and multisingularity loci in genus 0 International Mathematics Research Notices, - (год публикации - 2021)

4. Кричевер И.М., Ландо С.К., Скрипченко А.С. Real-normalized differentials with a single order 2 pole Letters in Mathematical Physics, - (год публикации - 2021)

5. М.Э.Казарян, С.К.Ландо, С.М.Натанзон Об оснащенных простых чисто вещественных числах Гурвица Известия РАН сер. математическая, - (год публикации - 2021)

6. Магазинов А.Н., Пелед Р. Concentration inequalities for log-concave distributions with applications to random surface fluctuations arXiv.org, preprint, arXiv:2006.05393 (год публикации - 2020)

7. Матушко М.Г. Calogero-Sutherland system at a free fermion point Theoretical and Mathematical Physics, 205(3) (год публикации - 2020) https://doi.org/10.1134/S0040577920120041

8. Огиевецкий О., Шлосман С. Extremal Cylinder Configurations I: Configuration C m. Discrete & Computational Geometry., - (год публикации - 2020)

9. Ольшанский Г.И. Macdonald-level extension of beta ensembles and large-N limit transition Communications in Mathematical Physics, - (год публикации - 2020) https://doi.org/10.1007/s00220-020-03899-7

10. Ольшанский Г.И. Macdonald polynomials and extended Gelfand-Tsetlin graph arXiv.org, - (год публикации - 2020)

11. Горин В.Е. Lectures on random lozenge tilings Cambridge University Press, - (год публикации - 2021)


Аннотация результатов, полученных в 2021 году
С. Шлосман, совместно с С. Оттом и И. Велеником, нашли спектр флуктуаций линии раздела фаз в модели Изинга. Оказалось, что в процессе перемещения наблюдателя вдоль линии раздела он может наблюдать любые флуктуации -- от флуктуаций порядка N^1/3 в области прилегания к стенке до флуктуаций порядка N^1/2 в области, далёкой от стенки. Dmitry Ioffe, Sébastien Ott, Senya Shlosman, Yvan Velenik, Critical prewetting in the 2d Ising model, https://arxiv.org/abs/2011.11997 С. Шлосман, совместно с Олегом Огиевецким доказали, что октаэдральная критическая точка O(6) в 15-мерном многообразии М шестёрок (mod SO(3)) непересекающихся цилиндров радиуса r, касающихся единичной сферы, является точкой локального максимума функции r. Oleg Ogievetsky, Senya Shlosman Extremal Cylinder Configurations II: Configuration O6, https://arxiv.org/abs/1902.08995 Oleg Ogievetsky, Senya Shlosman. Platonic Compounds of Cylinders https://arxiv.org/abs/1904.02043 А. Магазинов, совместно с Р. Пеледом, доказали теорему о локализации значений случайной липшицевой функции на решетчатом торе размерности 3 и более, и верхнюю оценку делокализации на двумерном решетчатом торе, совпадающую, с точностью до константного множителя, с известной нижней оценкой (Милось и Пелед). Г.И.Ольшанский и С.Куэнка поставили задачу изучения инвариантных мер относительно коприсоединенного действия бесконечномерных аналогов классических групп над конечными полями. Ими получены первые классификационные результаты. В ходе исследования открыты графы ветвления нового типа, связанные с симметрическими функциями Холла-Литтлвуда с отрицательным параметром. C. Cuenca, G. Olshanski, Infinite-dimensional groups over finite fields and Hall-Littlewood symmetric functions. https://arxiv.org/abs/2102.01947 А. Дымов совместно с С.Б. Куксиным исследовал формальное разложение по амплитуде решения нелинейного уравнения Шредингера, подверженного действию малых случайного возмущения и вязкости, в пределе волновой турбулентности. Была получена верхняя оценка на члены формального ряда. С.Хорошкин, совместно с С.Харчевым, построили интегральное представление волновых функций гиперболической модели Сазерленда в виде многократных интегралов Меллина-Барнса. https://arxiv.org/abs/2108.04895 Вышла в печати книга "Lectures on Random Lozege Tilings" за авторством В.Горина: https://www.cambridge.org/us/academic/subjects/mathematics/discrete-mathematics-information-theory-and-coding/lectures-random-lozenge-tilings А. Скрипченко, совместно с П. Юбером, М. Артиджани и Ш. Фужероном доказали строгую эргодичность типичных двойных вращений бесконечного типа и доказали, что хаусдорфова размерность пространства параметров, задающих двойные вращения бесконечного типа, строго меньше 3. https://arxiv.org/abs/2102.11803

 

Публикации

1. Артиджани М., Фужерон Ш., Скрипченко А., Юбер П. A note on double rotations of infinite type Труды Московского Математического Общества, - (год публикации - 2021)

2. Дымов А., Куксин С., Маиокки А., Влэдуц С. A refinement of Heath-Brown's theorem on quadratic forms arXiv.org, https://arxiv.org/abs/2110.13873 (год публикации - 2021)

3. Иоффе Д, Отт С, Шлосман С, Веленик И. Critical prewetting in the 2d Ising model Annals of Probability, - (год публикации - 2022)

4. Казарян М.Э., Ландо С.К., Звонкин Д. Double Hurwitz Numbers and Multisingularity Loci in Genus 0 International Mathematical Research Notices, volume 2021 issue 24 (год публикации - 2021) https://doi.org/10.1093/imrn/rnab010/6180118

5. Казарян М.Э., Ландо С.К., Натанзон С.М. On framed simple purely real Hurwitz numbers Izvestiya Mathematics, Том 85 Выпуск 4 Страница 681-704 (год публикации - 2021) https://doi.org/10.1093/imrn/rnab010

6. Кричевер И.М., Ландо С.К., Скрипченко А.С. Real-normalized differentials with a single order 2 pole Letters in Mathematical Physics, том 111, статья 36 (год публикации - 2021) https://doi.org/10.1007/11005-021-01379-0

7. Куэнка С., Ольшанский Г.И. Infinite-dimensional groups over finite fields and Hall-Littlewood symmetric functions Advances in Mathematics, - (год публикации - 2022)

8. Магазинов А.Н., Пелед Р. Concentration inequalities for log-concave distributions with applications to random surface fluctuations Annals of Probability, - (год публикации - 2022)

9. Огиевецкий О., Шлосман С. Platonic compounds of cylinders Proceedings of Symposia in Pure Mathematics, AMS, Providence, Volume 103.2, pp. 447-480 (год публикации - 2021) https://doi.org/10.1090/pspum/103.2/01864

10. Ольшанский Г. И. Macdonald polynomials and extended Gelfand–Tsetlin graph Selecta Mathematica, New Series, том 27, номер статьи 41, стр, 1-61 (год публикации - 2021) https://doi.org/10.1007/s00029-021-00660-3

11. Харчев С.М., Хорошкин С.М. Wave function for GL(n,R) hyperbolic Sutherland model arXiv.org, https://arxiv.org/abs/2108.04895 (год публикации - 2021)

12. Горин В.Е. LECTURES ON RANDOM LOZENGE TILINGS Cambridge University Press, Cambridge, UK, Cambridge University Press, 249 pages, 2021. (год публикации - 2021)


Аннотация результатов, полученных в 2022 году
Известно, что в трёхмерной модели Изинга капля (+)-фазы, окружённая (-)-фазой, приобретает форму кристалла с шестью плоскими гранями, наподобие игральной кости. В нашей совместной работе с П. Феррари: Ferrari, P., and Senya Shlosman S. "The Airy $ _2 $ process and the 3D Ising model." arXiv preprint arXiv:2209.14047 (2022) мы исследовали флуктуации границ плоских граней этого кристалла. Мы обнаружили, что для кристалла размера N их порядок составляет N^1/3, и описываются они знаменитым распределением Трейси-Видома, известного в теории случайных матриц. Наша статья будет опубликована в Journal of Physics A: Mathematical and Theoretical (Q1) в 2023 году. Совместно с С.Харчевым мы показали, что построенные нами интегралы Меллина-Барнса удовлетворяют системе разностных уравнений, состаляющих спектральную задачу для рациональных операторов Макдональда. Таким образом решена биспектральная задача , связывающая гиперболическую модель Сазерленда с рациональными операторами Макдональда- Руджинарса. Предложен полный набор эффективных условий, при которых данные два канонических комбинаторных представления описывают вещественно-нормированные дифференциалы, принадлежащие одной компоненте связности слоя изопериодического слоения. Тем самым дано полное описание всех компонент связности слоев общего положения изопериодического слоения в пространстве вещественно-нормированных дифференциалов с единственным полюсом второго порядка на комплексных алгебраических кривых произвольного рода. Аналогичные результаты получены в двух других ситуациях - для вещественно-нормированных дифференциалов с двумя полюсами первого порядка на кривых произвольного рода и для стратов коразмерности один в пространствах вещественно-нормированных дифференциалов с единственным полюсом второго порядка. Доказано, что для любого натурального числа D, сравнимого с 0 или 1 по модулю 4, пространство собственных форм Прима на алгебраических кривых рода 5 с двумя нулями, каждый порядка 4, задающих квадратичный порядок O(D), непусто и связно. Этот результат завершает цикл исследований пространств собственных форм Прима, выполненный в последние годы целым рядом математиков. Мы построили бесконечнопараметрическое семейство инвариантных мер Радона для коприсоединенного действия бесконечномерных унитарных матричных групп над конечными полями. https://arxiv.org/abs/2206.07320 Доказано, что асимптотическое поведение суммы весовой функции по пересечению решетки малого периода с невырожденной квадрикой управляется интегралом от весовой функции по некоторой мере, сосредоточенной на этой квадрике. Этот результат уточняет известный результат Heath-Brown’96 и делает возможным его применение к задачам математической физики таким, как строгое обосование теории волновой турбулентности. В то время как Heath-Brown требует, чтобы весовая функция была бесконечно гладкой, имела компактный носитель и занулялась в окрестности сингулярности квадрики, мы требуем лишь конечную гладкость, полиномиальное убывание на бесконечности и не требуем, чтобы функция занулялась в сингулярности. Сформулирован и доказан набор тождеств для GL(M) эллиптической R-матрицы. В скалярном случае M=1 эти тождества на эллиптические функции были получены Руйсенарсом как необходимые и достаточные условия для его тождества на интегральное ядро, лежащее в основе построения интегральных решений квантовой бесспиновой модели Руйсенарса–Шнайдера.

 

Публикации

1. ван Энтер А., Шлосман С. The Schonmann projection -- how Gibbsian is it? Annales de l’Institut Henri Poincaré, Annales de l’Institut Henri Poincaré, 2023 (год публикации - 2023)

2. Дымов А., Влэдуц С., Куксин С., Майокки А. A refinement of Heath-Brown’s theorem on quadratic forms Математический Сборник, - (год публикации - 2023)

3. Дымов А.В., Куксин С.Б. Formal Expansions in Stochastic Model for Wave Turbulence 2: Method of Diagram Decomposition Journal of statistical physics, 190:3, https://doi.org/10.1007/s10955-022-02998-0 (год публикации - 2022) https://doi.org/10.1007/s10955-022-02998-0

4. Иоффе Д., Отт С., Шлосман С., Веленик И. Critical prewetting in the 2d Ising model. The Annals of Probability, The Annals of Probability 2022, Vol. 50, No. 3, 1127--1172 (год публикации - 2022) https://doi.org/10.1214/21-AOP1555

5. Куэнка С., Ольшанский Г. Infinite-dimensional groups over finite fields and Hall-Littlewood symmetric functions Advances in Mathematics, 395, 108087 (год публикации - 2022) https://doi.org/10.1016/j.aim.2021.108087

6. Куэнка С., Ольшанский Г. Mackey-type identity for invariant functions on Lie algebras of finite unitary groups and an application Journal of Lie Theory, - (год публикации - 2023)

7. Матушко М.Г., Зотов А.В. On the R-matrix identities related to elliptic anisotropic spin Ruijsenaars–Macdonald operators Теоретическая и математическая физика, ТМФ, 2022, том 213, номер 2, страницы 268–286 (год публикации - 2022) https://doi.org/10.4213/tmf10351

8. Огиевецкий О., Шлосман С. The Art of Unlocking. Math Intelligencer (2022), Feb 24, Math Intelligencer (2022) (год публикации - 2022) https://doi.org/10.1007/s00283-022-10210-0

9. Харчев С.М., Хорошкин С.М. Wave Function for GL(n,ℝ) Hyperbolic Sutherland Model International Mathematics Research Notices, rnac281 (год публикации - 2022) https://doi.org/10.1093/imrn/rnac281


Возможность практического использования результатов
не указано