Нейтрино в движущихся замагниченных средах и новые астрофизические эффекты

• Автор: Токарев, Илья Владимирович
• Шифр специальности: 01.04.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 111 с. : ил.

Оглавление
Введение

1 Нейтрино: история и современный статус

1.1 Нейтрино и Стандартная модель

1.2 Осцилляции нейтрино

1.3 Электромагнитные свойства нейтрино

2 Осцилляции нейтрино в среде с различными профилями плотности и скорости

2.1 Осцилляции нейтрино в вакууме

2.2 Осцилляции нейтрино в покоящейся среде

2.3 Осцилляции нейтрино в среде, движущейся с

постоянным ускорением
3 Миллизаряженное нейтрино с аномальным магнитным моментом в магнитном поле и плотной среде
3.1 Лагранжиан модели
3.2 Метод точных решений
3.3 Миллизаряженное нейтрино с аномальным
магнитным моментом в магнитном поле и плотной среде
3.4 Миллизаряженное нейтрино в магнитном поле и
плотной вращающейся среде
3.5 Нейтрино с аномальным магнитным моментом в
магнитном поле и плотной среде
3.6 Нейтрино в плотной среде, движущейся с
постоянной скоростью
4 Новые астрофизические явления

4.1 Квазиклассическая интерпретация новых решений
уравнений Дирака
4.2 Новые астрофизические явления
4.3 Свет миллизаряженного нейтрино
4.4 Нейтринный механизм вращения звезд
4.5 Новое астрофизическое ограничение на миллизаряд нейтрино
4.6 Миллизаряженные нейтрино и глитчи
Заключение
Приложения
Приложение 1. Матрицы Дирака
Приложение 2. Частные случаи новых решений уравнений Дирака
Список литературы

Введение
Диссертация посвящена описанию распространения и осцилляций нейтрино во внешних электромагнитных полях и плотных движущихся средах, а также предсказанию новых астрофизических эффектов и явлений.
Актуальность темы исследования
Обнаружение бозона Хиггса в экспериментах ATLAS [36] и CMS [37] на Большом адронном коллайдере является одним из наиболее значимых фактов, подтверждающих состоятельность Стандартной модели физики элементарных частиц. Однако, данная модель, неоднократно подтверждающаяся в экспериментах с очень высокой точностью, требует последующего развития и обобщения. Поэтому поиск физики за пределами Стандартной модели, так называемой “новой физики”, представляется наиболее значимой целью экспериментальной и теоретической физики ближайших лет.
Поскольку нейтрино является единственной частицей, входящей в структуру Стандартной модели и демонстрирующей свойства за ее пределами, то именно физика нейтрино представляется наиболее перспективным направлением развития фундаментальной физики и источником “новой физики”. Помимо явления осцилляций нейтрино, которое уже наблюдается в экспериментальных установках, еще одним прорывным направлением в физике нейтрино может стать изучение нарушения СР-инвариантности на основе данных нейтринных экспериментов. Это стало возможным благодаря недавним данным об измерении угла смешивания 9з, которые указывают на ненулевое значение данной характеристики осцилляций [38].
Благодаря своей высокой проникающей способности нейтрино является эффективным инструментом изучения внутреннего строения звезд. Множество регистрируемых солнечных нейтрино и нейтринный сигнал от сверхновой SN1987A уже способствовали развитию знания о природе данных астрофизических объ-

nve(x) =ne
(vo7o + ax) s/1 + (v07o + ax f - v0Jo + b ^^+ax+>/1++^o+ftJ)

- (vo7o + у ) cos j. (2.59)
Учитывая соотношение
ax = v(x)jv - v0jo, (2.60)
которое тривиально получается из закона движения (2.57), формула (2.59) может быть значительно упрощена и представлена в виде
7„+У(ж)
ne ( 7vV(x) - 7oV0 + In ъ~^1 ;
= №) + %)cos^
(2.61)
где использовано обозначение Р(х) = у(х)'уи. Непосредственной проверкой легко убедиться, что в пределе у(х) -> Уо (или а —>■ 0) воспроизводится результат, полученный в работе [81].
Иллюстрация соотношения (2.61) приведена на Рисунке 2.1, который описывает угловое распределение эффективной электронной плотности пус релятивистской среды в зависимости от направления ф и скорости V движения электронов. Значение пуе нормировано на значение электронной плотности в состоянии покоя пе. Как видно из Рисунка 2.1, в случае встречного движения электронов среды и потока нейтрино происходит увеличение эффективной плотности электронов, в то время как в случае попутного движения происходит ее уменьшение.
Для получения численных оценок смещения эффективной плотности электронов относительно начального значения при движении среды с постоянным ускорением рассмотрим ультрарелятивистский (ах 1) и нерелятивистский (ах <С 1) пределы выражения (2.59). В случае движения среды из состояния покоя Уо = 0 выражение для эффективной плотности электронов преобразуется к виду