DSA Faculty
API
← к списку преподавателей

Колоколов Игорь Валентинович

Базовая кафедра теоретической физики Института теоретической физики им. Л.Д. Ландау РАН

Профиль на hse.ru ↗ тел.: +7 (496) 524-38-33 | +7 (903) 799-15-90
Публикаций
0
Языков
2
Наград
3
Конференций
0
Профиль Публикации (53) Курсы (5)

Профессиональные интересы

неравновесная статистическая физикастатистическая гидродинамикаквантовые магнетикинелинейная оптикаКвантовые флуктуации в неупорядоченных системах

Должности

  • Заведующий кафедрой — Базовая кафедра теоретической физики Института теоретической физики им. Л.Д. Ландау РАН
  • Профессор — Базовая кафедра теоретической физики Института теоретической физики им. Л.Д. Ландау РАН

Био

  • · Начал работать в НИУ ВШЭ в 2016 году.
  • · Научно-педагогический стаж: 27 лет.

Образование

  • 2025 · Член-корреспондент РАН
  • 2010 · Ученое звание: Доцент
  • 1998 · Доктор физико-математических наук
  • 1983 · Специалитет: Новосибирский государственный университет им. Ленинского комсомола, специальность «Физика», квалификация «Физик»

Опыт работы

  • · 1983: В году закончил Новосибирский государственный университет, получил диплом по специальности «физика». В
  • · 1990: году защитил кандидатскую диссертацию по специальности «теоретическая физика», которая была посвящена развитию функциональных методов в статистической физике квантовых магнетиков и использованию магнитных сред для поиска псевдоскaлярных дальнодействий (частиц типа аксионов и арионов). Работал в ИЯФ им. Будкера старшим, и затем, ведущим научным сотрудником. В
  • · 1998: году защитил докторскую диссертацию по специальности "теоретическая физика" на основе решенных с его участием задач статистической гидродинамики. С
  • · 2003: года работает в Институте Теоретической Физики им. Л.Д.Ландау ведущим научным сотрудником, тогда же был избран на должность заместителя директора ИТФ им. Л.Д.Ландау
  • · Курсы:
  • · Математические методы физики, Физическая Кинетика, Физика Сплошных Сред, Избранные Главы Статистической Физики, Магнетизм -
  • · ФФ НГУ, ФОПФ МФТИ,
  • · Физическая Кинетика - Национальный Исследовательский Университет Высшая Школа Экономики

Награды и поощрения

  • · Благодарность декана факультета физики НИУ ВШЭ (январь 2023)
  • · Надбавка за публикацию в журнале из Списка А (и приравненном к нему научном издании) (2025–2026, 2024–2025, 2023–2024)
  • · Надбавка за публикацию в международном рецензируемом научном издании (2022–2023, 2021–2022, 2019–2021, 2017–2019)

Идентификаторы исследователя

Публикации (53)

Perturbation theory for phase correlations of a light wave propagating in a turbulent medium

2026 · ARTICLE · en

We theoretically investigate the correlation functions of the phase of a light wave propagating through a turbulent medium. We use an equation for the logarithm of a wave packet envelope, which includes a secondorder nonlinear term. Based on this equation, we develop a diagrammatic technique to calculate corrections to the correlation function obtained in the linear approximation. We calculate the first corrections determined by one-loop diagrams and find their asymptotic behaviors. We found that at short distances between points, the first correction to the pair correlation function of phase gradients has the same scaling behavior as the zero approximation, and at long distances, the first approximation decays faster than the zeroth one. Therefore, there is no evidence to suggest that the correction will destroy the zeroth approximation. Some nonperturbative conclusions are made using the symmetry properties of the equation. We demonstrated that small details of an image received by an optical system through the atmosphere are smeared due to turbulent fluctuations, and we estimated the maximum size of these details in terms of the Rytov dispersion, σ2 R . These results allow us to conclude that the applicability condition for the perturbation theory is the smallness of the Rytov dispersion, and this condition holds uniformly over the distances between observation points. The relative correction at distances smaller than or of the order of the radius of the first Fresnel zone is of the same order as the Rytov dispersion, while at larger distances, the relative correction is much smaller than the Rytov dispersion. Therefore, if the single parameter (the Rytov dispersion) is small, the zeroth approximation can be used for the correlation function of phase gradients at any distance

DOI ↗ PDF ↗

Molecular sorting on a fluctuating membrane

2025 · ARTICLE · en

Molecular sorting in biological membranes is essential for proper cellular function. It also plays a crucial role in the budding of enveloped viruses from host cells. We recently proposed that this process is driven by phase separation, where the formation and growth of sorting domains depend primarily on direct intermolecular interactions. In addition to these, Casimir-like forces—arising from entropic effects in fluctuating membranes —may also play a significant role in the molecular distillation process. Here, using a combination of theoretical analysis and numerical simulations, we explore how Casimir-like forces between rigid membrane inclusions contribute to sorting, particularly in the biologically relevant regime where direct intermolecular interactions are weak. Our results show that these forces enhance molecular distillation by reducing the critical radius for the formation of new sorting domains and facilitating the capture of molecules within these domains. We identify the relative rigidity of the membrane and supermolecular domains as a key parameter controlling molecular sorting efficiency, offering new insights into the physical principles underlying molecular sorting in biological systems.

DOI ↗ PDF ↗

Universal tail of the probability density function of the intensity of light propagating in a turbulent medium

2025 · ARTICLE · en

We examine the probability of the appearance of high values of the intensity I of a light beam at its propagation in the turbulent atmosphere. Starting from the functional integral representation of averages over turbulent fluctuations, we find the saddle-point configuration in the functional space corresponding to the high values of I. The saddle-point configuration determines the tail of the probability density function (PDF) of I characterized by a stretched exponent and determines the high moments of I. By investigating fluctuations of the refraction index on top of the saddle-point configuration, we establish the applicability conditions for the approach, which are different for the cases of weak and strong scintillations.

DOI ↗ PDF ↗

Correlations of the phase fluctuations in the presence of weak scintillations

2025 · ARTICLE · en

We investigate the pair correlation function of the random phase component of light waves propagating through turbulent media. Specifically, we focus on the correlation function of phase gradients, considering the case of Gaussian initial profiles, with special attention paid to plane and spherical waves. The calculations are carried out within the framework of the principal order of perturbation theory.

DOI ↗

Статистика высоких интенсивностей света, распространяющегося в турбулентной среде

2025 · ARTICLE · ru

Мы представляем исследование статистических свойств распространения света в турбулентной среде. Основное внимание мы уделяем анализу плотности вероятности интенсивности $I$ для различных значений $I$ и длины пути светового пучка. Плотность вероятности $P(I)$ имеет два хвоста, характеризующихся растянутыми экспонентами, соответствующими тому, что вероятность всплесков с интенсивностью, существенно превышающей типичное значение, оказывается значительно выше, чем можно было бы предположить, исходя из {обычно используемого экспоненциального распределения

DOI ↗ PDF ↗

Extreme Fluctuations of Radiation Intensity in a Turbulent Atmosphere

2024 · ARTICLE · en

We examine statistics of fluctuations of the light beam intensity at its propagating in a turbulent atmosphere. We are interested in the probability of relatively large values of the beam intensity. The model of a phase screen is considered. We find the tail of the probability density function characterized by the stretched exponent with power 7/12. Conditions of realizing the tail are established. The general picture is discussed

DOI ↗ PDF ↗

Корреляции флуктуаций течения, возбуждаемых случайной силой на фоне сдвигового потока

2024 · ARTICLE · ru

Мы исследуем флуктуации завихренности, возбуждаемые внешней случайной силой в двумерной жидкости в присутствии сильного внешнего сдвигового потока. Задача мотивирована анализом больших когерентных вихрей, возникающих в результате обратного энергетического каскада в конечной ячейке при больших числах Рейнольдса. Мы развиваем теорию возмущений для расчета нелинейных поправок к корреляционным функциям флуктуаций потока, предполагая, что внешняя сила имеет короткую корреляцию во времени. Мы анализируем поправки к парной корреляционной функции завихренности и некоторым моментам. Проведенный анализ позволяет установить достоверность теории возмущений для лабораторных экспериментов и численного моделирования.

DOI ↗ PDF ↗

Correlations in a weakly interacting two-dimensional random flow

2024 · ARTICLE · en

We analytically examine fluctuations of vorticity excited by an external random force in two-dimensional fluid. We develop the perturbation theory enabling one to calculate nonlinear corrections to correlation functions of the flow fluctuations found in the linear approximation. We calculate the correction to the pair correlation function and the triple correlation function. It enables us to establish the criterion of validity of the perturbation theory for different ratios of viscosity and bottom friction. We find that the corrections to the second moment are anomalously weak in the cases of small bottom friction and small viscosity and relate the weakness to the energy and enstrophy balances. We demonstrate that at small bottom friction the triple correlation function is characterized by universal scaling behavior in some region of lengths. The developed perturbation method was verified and confirmed by direct numerical simulations.

DOI ↗ PDF ↗

Matrix of Correlations between the Gradients of the Phase of the Light Wave as a Way to Measure the Principal Parameters of Turbulence

2024 · ARTICLE · en

The diffraction of a light wave by fluctuations in the refractive index in a turbulent medium leads to its dis- tortions. Their analysis allows one to extract the main parameters of turbulence. In this paper, we propose a new method based on measurements of the correlation function of the gradients of the light wave phase, which allows us to independently find the Fried parameter and, then, the outer scale of turbulence L 0 . The method has been successfully tested on measurement data obtained during the passage of laser radiation through a gaseous medium with artificially created turbulence.

DOI ↗ PDF ↗

Pair Correlation Function of Vorticity in a Coherent Vortex

2023 · ARTICLE · en

We study the correlations of vorticity fluctuations inside a coherent vortex resulting from the inverse energy cascade in two-dimensional turbulence. The presence of a coherent flow, which is a differential rotation, sup- presses small-scale fluctuations of the flow, which are created by an external force, and lead to the fact that these fluctuations can be considered as non-interacting and, therefore, examined in a linear approximation. We calculate the pair correlation function of vorticity and demonstrate that it has a power-law behavior both in space and in time. The obtained results allow us to start a systematic study of the effects associated with the nonlinear interaction of fluctuations, which play an essential role on the periphery of a coherent vortex. Our results are also applicable to the statistics of a passive scalar in a strong shear flow.

DOI ↗ PDF ↗

Курсы (5)