Дираковское нейтрино в плотной среде и электромагнитном поле

• Автор: Мурчикова, Елена Михайловна
• Шифр специальности: 01.04.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 105 с. : ил.

Оглавление
Введение

1 Нейтрино. Исторический обзор

1.1 От постулата к обнаружению

1.2 Нейтрино различных флейворов

1.3 Левые и правые состояния нейтрино

1.4 Дираковские и майорановские нейтрино

1.4.1 Нейтрино дираковс кого типа

1.4.2 Нейтрино майорановского типа

1.5 Проблема солнечных нейтрино

1.6 Смешивание и осцилляции нейтрино
1.7 Масса нейтрино
1.8 Магнитный момент нейтрино
1.9 Спиновые осцилляции нейтрино
1.10 Возможные следствия спиновых осцилляций
1.10.1 Осцилляции в магнитном поле Солнца
1.10.2 Спиновый свет нейтрино
2 Нейтрино в плотной среде и электромагнитном поле
2.1 Волновое уравнение для нейтрино
в плотной среде и электромагнитном поле
2.2 Постановка задачи
2.3 Построение сплетающего оператора
2.4 Волновая функция
Оглавление
2.5 Явный вид операторов наблюдаемых
2.6 Квазиклассическая интерпретация
2.7 Обсуждение
3 Радиационные эффекты
в расширенной стандартной модели
3.1 Расширение стандартной модели
3.2 Рождение электрон-позитронных пар
3.3 Излучение фотонов. Спиновый свет
3.4 Физические следствия
Заключение
Основные обозначения и определения
Приложения
А Полезные соотношения
В Ортогональность решений
Литература

Введение
Физика нейтрино — одна из самых быстро развивающихся областей современной физики частиц. В последние десять лет здесь были получены результаты, сформировавшие фундамент данной области. К ним, в первую очередь, относится обнаружение флейворных осцилляций нейтрино [1-18], что должно, по всей видимости, вести к существованию у нейтрино ненулевой массы.
Огромный интерес к этой области способствует ее дальнейшему интенсивному развитию, что, с другой стороны, привлекает сюда все больше и больше исследователей, ведь многие фундаментальные вопросы физики нейтрино остаются пока без ответа: является ли нейтрино дираковской или майорановской частицей, какова его масса, имеет ли оно магнитный момент или другие электромагнитные свойства [19]. Ответить на эти вопросы ни эксперимент, ни теория пока не в состоянии.
Без ответа остается и еще один фундаментальный вопрос физики нейтрино: возможно ли существование спиновых осцилляций — перехода нейтрино между состояниями с различными знаками спиральности. С точки зрения современной теории флейворные осцилляции возможны, только если масса нейтрино ненулевая. Последнее сразу открывает возможность существования нетривиального магнитного момента нейтрино и связанных с ним спиновых осцилляций [20]. Этот эффект принципиально ненаблюдаем в вакууме, здесь необходимо наличие некоторых внешних условий, нарушающих лоренц-инвариантиость теории. В качестве таких условий могут выступать, к примеру, электромагнитное поле и вещество. Чтобы быть до конца честными, нужно сказать, что хотя величина маг-
Нейтрино в плотной среде и электромагнитном поле

В низшем порядке теории возмущений Vmatter ИМЄЄТ ВИД
Vmatter = + У5)-
Здесь 4-вектор /V представляет собой линейную комбинацию токов и поляризаций всех типов фермионов среды /:
слабого изоспина; Gf — постоянная Ферми; (?w — угол Вайнберга; Iev принимает значение Iev = 1 в случае взаимодействия электронного нейтрино с электронами, 1ег = — 1 — с позитронами и /е,, = 0 — в остальных случаях.
С учетом выражений для эффективных потенциалов приходим к уравнению Дирака-Паули в виде [101].
Это уравнение описывает массовые состояния нейтрино, но потенциал Ута11ег, вообще говоря, зависит от флейворного состояния, из-за чего спиновые и флейворные осцилляции становятся зависимыми друг от друга. От этих корреляций хотелось бы избавиться. Это возможно, если положить эффективные потенциалы УтаПег одинаковыми для различных флейворов. В рамках стандартной модели для обычных сред это предположение аналогично требованию малости концентрации электронов в
‘В рамках стандартной модели выражение для Утапег можно получить непосредственно из лагранжиана модели. Для эюго нужно записать лагранжиан в эффективном низкоэнергетичном виде с использованием четырех-фермионного взаимодействия Ферми и заменить ірхУуір/ірс) и ф/(х)у5уифу(х) на токи уу- и поляризации фермионов среды соответственно. Явный вид /у. и Лу получается в результате усреднения по статистическому распределению фермионов, зависящему от структуры вещества.
— третья компонента
(2.5)
(2.4)