На кафедрі ведуться систематичні наукові дослідження за темою “Статистична фізика складних систем”. Отримані результати публікуються у вигляді монографій та статей у провідних фахових виданнях, входять до матеріалів дисертаційних досліджень. Працює аспірантура за фахом “Теоретична фізика”, в рамках якої ведеться робота над кандидатськими дисертаціями.

Основні напрямки наукової роботи на кафедрі

Фізика нелінійних нерівноважних багаточастинкових систем

Елементи фізики мягкої матерії

— Структура та динаміка гранульованих матеріалів (г.м.):

а) методи мультимасштабного опису локальної структури г.м; кроссовер; динамічні фазові переходи у гранульованих матеріалах;

б) дослідження (моделювання) процесів компактизації, сегрегації, кластеризації в г. м. у зовнішньому полі;

в) дослідження локальної рівноваги та асимптотичних стаціонарних станів в моделях мікро-механічних систем із дисипативними взаємодіями;

г) вивчення переносу енергії/імпульсу в моделях дискретних механічних систем з нелінійними взаємодіями; електро-провідність гранульованих провідників; теплопровідність г.м.;

д) задача розсіяння в г.м., як задача Ми у випадку системи сфер у наближенні низької кратності розсіяння;

е) мультимасштабний аналіз розповсюдження збуджень у низьковимірних силових ланцюжках за допомогою WKB метода;

— Флуктуаційна динаміка хімічно реагуючих систем:

а) дослідження локальних станів хімічно реагуючих граток;

б) реакційно-дифузійні моделі відкритих систем з хімічними реакціями;

в) кінетична теорія впорядкованих у мезо-масштабі колоїдних систем: колоїдні розчини, запорошена плазма,гранульовані матеріали.

Елементи теорії розсіяння

— Теорія розсіяння у конгломераціях частинок:

а) квантова задача розсіяння на багатоцентровому потенціалі з урахуванням короткодіючих і далекодіючих внесків та ії застосування у теорії ядерної матерії;

б) статистична теорія форми лінії у спектрах непружнього розсіяння випромінювань на багаточастинкових системах.

Елементи теорії конденсованих систем

— Класична теорія рідин:

а) урахування колективних ефектів у структурних, термодинамічних і поляризаційних властивостях простих рідин (метод прямого моделювання багаточастинкових функцій розподілу);

б) статистичний KB підхід до інтерпретації надлишкових властивостей розчинів.

Моделювання фізичних процесів у довкіллі

— Основи глобального екологічного матеріалознавства;

— Фізична кінетика радіоактивних домішок;

— Динаміка відкритих мікромеханічних систем з нелінійними зв’язками;

— Нелінійні, фракційні моделі явищ та процесів в системах довкілля.

Теоретичні основи технологій захисту навколишнього середовища

— Фізичне обґрунтування системи наземного радіаційного моніторингу;

— Використання новітніх матеріалів для виявлення радіаційних забруднень;

— Розробка аналітичних неевклідівських методів опису та параметризації екологічно шкідливих (у тому числі – радіоактивних) контамінацій;

— Побудова теоретичних моделей ранньої діагностики процесів радіаційного охрупчування;

— Розробка теорії фізичних модулей у квантовій криптографії у сегменті убезпечення інформаційних мереж;

— Нелінійні моделі радіаційного та інших видів гормезису.

— Розбудова мультимасштабної теорії (WKB) динаміки хвильових збуджень у анізотропних системах.

Кафедра творчо співпрацює з відомими науковими установами України,Європи та світу. Активна багаторічна наукова співпраця проводиться із науковими колективами з університетів м.Лєж, Брюссель та Лувен (Бельгія), університету м.Ейндховен (Нідерланди), університету м.Риму, Мессини та Палєрмо (Італія), університету м.Токіо (Японія), університету KAUST (Саудівська Аравія), університету м.Нью-Йорк (США), університету м.Базель (Швейцарія), університету м.Кошице (Чехія), університету м.Будапешт (Угорщина).

Виконуються спільні публікації, готуються доповіді на конференції. У 2012 році на базі кафедри була проведена Міжнародна конференція з Фізики м’якої матерії а у 2016 році – Міжнародна конференція із застосувань фізики у міждисциплінарних дослідженнях. У 2011-2015 р.р. завідувач кафедри провів серію майстер-класів із Фізики складних систем у університетах-партнерах. Результати багаторічних досліджень з Фізики гранульованого стану матерії знайшли відображення в матеріалах монографії Фізика гранульованих матеріалів, яку видано професором О.І.Герасимовим у 2015 році. Завідувач кафедри був лідером творчого колективу проекту INTAS, холдером CLG NATO, на протязі 1987-2015 р.р. регулярно отримував наукові гранти та стипендії NWO (Нідерланди), OSTS (Бельгія), JSPS (Японія), міністерств Науки та Освіти Італії, Саудівської Аравії, університетські гранти університетів м.Лїєж, Лувени, Брюссель, Єйндховен, Токіо, Мессина, Джида. Професор Герасимов О.І. на протязі багатьох років працював у науковій групі Сольвеївського інституту (Бельгія) під керівництвом Лауреата Нобелівської премії І.Р. Пригожина. Випускники та вихованці кафедри працюють в університетах США, Бельгії, Германії, Міністерствах та установах, наукових та навчальних закладах України.

Фото: проф. Герасимов О.І. (ліворуч) та Лауреат Нобелівської премії І.Р. Пригожин (праворуч).

Кафедра активно співпрацює з ведучими національними науковими установами України, має творчі договори про співпрацю та виконує спільні дослідження із Одеським Національним університетом ім. І.І. Мечнікова, Одеським національним політехнічним університетом, Одеським Національним медичним університетом, Київським Національним медичним університетом, Інститутом теоретичної фізики ім. М.М. Боголюбова Національної Академії наук України (м.Київ). Співробітники кафедри регулярно приймають участь у підготовці та проведенні щорічної Міжнародної конференції з теоретичної фізики ІТФ (м.Київ), Міжнародної конференції з фізики рідин в Київському національному університеті ім. Тараса Шевченка (м.Київ), та інших міжнародних форумах та семінарах.

Починаючи з 1995р. кафедра готує та випускає фахівців з Радіоекології – міждисциплінарної спеціальності в галузі природничих наук. З 2016 року кафедра розпочала підготовку бакалаврів, магістрів та аспірантів за напрямом Технології захисту навколишнього середовища. Завідувач кафедри проф. Герасимов був обраний на конкурсній основі до складу Науково-методичної комісії МОН України з розробки державного стандарту з цієї спеціальності.

Окремі елементи наукового співробітництва кафедри: