Некоторые вопросы феноменологии нейтрино астрофизического происхождения и гипотетических зеркальных частиц

• Автор: Лычковский, Олег Валентинович
• Шифр специальности: 01.04.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 116 с. : ил.

Оглавление
Оглавление
Введение
0.1 Общая характеристика работы
0.1.1 Актуальность темы
0.1.2 Задачи диссертационного исследования
0.1.3 Научная новизна и результаты диссертационного исследования
0.1.4 Апробация результатов и публикации
0.1.5 Структура диссертации
0.2 Обзор работы
1 Общие сведения о нейтрино
1.1 Общие свойства нейтрино
1.1.1 Слабое взаимодействие
1.1.2 Массы и смешивание нейтрино
1.1.3 Известные и неизвестные значения параметров нейтрино
1.2 Осцилляции нейтрино в вакууме
1.2.1 Три подхода к описанию осцилляций
1.2.2 Волновые пакеты и плоские волны
1.3 МСВ-эффект
2 Анализ двойного нейтринного сигнала от сверхновой ЗГ'41987А
2.1 Сверхновая 31М1987А
2.2 Общие свойства нейтринного излучения
коллапсирующего ядра массивной звезды
2.3 Распространение нейтрино сквозь толщу
звезды
2.4 Нейтринный сигнал от 8Ш987А и гипотеза двухэтапного коллапса

Оглавление
2.5 Совместимость гипотезы двойного коллапса ЭШ987А с двойным
нейтринным сигналом
3 Магнитный момент нейтрино и нейтринный сигнал от сверхновой
3.1 Возможные феноменологические проявления магнитного момента нейтрино
3.2 Свойства ядра сверхновой и излучение правоспиральных дираков-ских нейтрино
3.3 Распространение нейтрино в межзвездном пространстве
3.4 Высокоэнергетический нейтринный сигнал в земных детекторах
4 Переход ультрахолодного нейтрона, запертого в ловушке,
в зеркалный
4.1 Зеркальное вещество
4.2 Постановка задачи об утечке нейтронов из ловушки и ранее предложенное упрощенное решение
4.3 Общая схема вычислений
4.4 Случай стационарной начальной волновой функции нейтрона,
V = оо, В
4.5 Случай стационарной начальной волновой функции нейтрона,
V = оо, В ф
4.6 Волновой пакет в качестве начального
состояния нейтрона
4.7 Учет конечной высоты потенциальных стенок
4.8 Заключительные замечания
Заключение
Благодарности
Приложение А
Приложение В
Список иллюстраций
Список таблиц
Список литературы

Введение
0.1 Общая характеристика работы
0.1.1 Актуальность темы
Большая часть настоящего исследования посвящена изучению осцилляций нейтрино, а также взаимосвязи между свойствами нейтрино и нейтринным сигналом от сверхновой. Исследование выполнено в русле быстро развивающегося в последние десятилетия направления, лежащего на стыке физики элементарных частиц, астрофизики и космологии, и называемого в английской литературе “astroparticle physics” (к сожалению, в русском языке пока не существует устоявшегося перевода этого термина). Методолгия этого направления основана на том, что зачастую свойства астрофизических объектов - звезд, галактик, и даже Вселенной в целом - оказываются чрезвычайно чувствительными к свойствам элементарных частиц. Из космоса на Землю приходят потоки практически всех стабильных частиц: фотонов в диапазоне энергий от радиоизлучения до гамма-квантов, нейтрино, электронов и протонов; в будущем ожидается регистрация гравитационных волн. Сама по себе регистрация космических частиц, как правило, не дает новой информации об их свойствах (в отличие от наблюдения реакций между элементарными частицами в ускорительных экспериметах). Однако космические частицы несут богатую информацию о своих источниках - астрофизических объектах, чье строение зависит от свойств элементарных частиц. Таким образом, астрономические (в широком смысле этого слова) наблюдения являются источником информации как о свойствах астрофизических объектов, так и о свойствах элементарных частиц. Это обстоятельство позволяет получить замечательные результаты, но оно же зачастую создает и трудности. Так, например, почти всегда астрофизические и космологические ограничения на свойства элементарных частиц оказываются в той или иной степени зависимы от астрофизических (или космологических) моде-

Общие сведения о нейтрино

Как известно, если некоторые из конечных частиц некоторого процесса не регистрируются, вероятность процесса необходимо усреднить по их параметрам. В нашем случае вполне естественной представляется такая постановка эксперимента, при которой ядра отдачи С и О не детектируются, не измеряется также и энергия лептона I, рожденного в детекторе.2 Таким образом, измеряются только сорт и, возможно, направление вылета лептона I. В соответствии с вышесказанным дифференциальная вероятность обнаружить в детекторе лептон /, вылетевший в телесный угол Пц определяется выражением
« _ Г и ,2<1рс dpDptd.pt
~ШГ=] |Л-г| 2ЕС2Ё0Ж ~ ЖЖЖ (1.49)
.= Г рУ-РсіїрорІм
У гз2Ес2Е0 2Е1 ’ '
Здесь рі = [р/|; рс, Ря, Рі - импульсы конечных ядер и конечного лептона соответственно, и
гір с гір£Ргір,

РІ} = ЛЛ3. (1.51)
Вычисление вероятности осцилляций [13] проведено в следующих предположениях:
- электрон ультрарелятивистский;
-массы ядер мишени и детектора равны, Мс = Мр = М;
-неопределенности импульсов ядер мишени и детектора равны, о а = су в = <т;
-импульс электрона много меньше массы ядра, < 1;
-угол между направлением движения начального электрона, задаваемого единичным вектором е, и направлением мишень-детектор, задаваемого единичным вектором п, существенно больше нуля, |е — п| ~ 1;
-выполняется одно из неравенств, ае 3> сг]д (случай больших ае) или ос С а (случай малых <те), где ае - неопределенности импульса электрона.
Если опустить несущественные предэкспоненциальные множители, результат интегрирования, полученный в работе [13], может быть представлен в виде:
.хав
' ЄХР I 1~щс) еХР

т вир
(1.52)
2Результаты практически не изменятся, если энергия лептона I измеряется, но с погрешностью большей, чем неопределенность энергии электрона, ае