Рождение лептонных пар в электромагнитных и электрослабых взаимодействиях во внешних магнитных полях

• Автор: Кормильцев, Геннадий Владимирович
• Шифр специальности: 01.04.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1984
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 94 c. : ил

ПРИНЯТЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ

ГЛАВА I. РОЖДЕНИЕ ПАРЫ ТЯЖЕЛЫХ ЧАСТИЦ ПОЛЯРИЗОВАННЫМ

ЭЛЕКТРОНОМ В МАГНИТНОМ ПОЛЕ

§ I. Движение заряженного лептона в магнитном поле II

§ 2. Вероятность рождения пары спинорных частиц в

магнитном поле

§ 3. Вероятность рождения пары скалярных частиц

в магнитном поле

Глава II. ФОТОРОЖДЕНИЕ ЭЛЕКТРОННО-ПОЗИТРОННОЙ ПАРЫ И

ФОТОНА В МАГНИТНОМ ПОЛЕ

§ Д. Амплитуда и вероятность фотообразования эле-ктронно-позитронной пары и фотона в магнитном поле
§ 5. Некогерентная часть вероятности
§ 6. Когерентная часть вероятности
Глава III. ФОТООБРАЗОВАНИЕ НЕЙТРИННЫХ ПАР ЛЕПТОНОМ В МАГНИТНОМ ПОЛЕ
§ 7. Волновые функции и матричные элементы в квази-классическом приближении
§ 8. Фотораспад лептона в магнитном поле
§ 9. Фоторождение нейтринных пар на электроне
в магнитном поле
Глава IV. ТОРМОЗНОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ НЕЙТРИННЫХ ПАР ЛЕПТОНОМ
В МАГНИТНОМ ПОЛЕ
§ 10. Распад лептона в магнитном поле и поле ядра
§ II. Сечение тормозного излучения нейтринных пар
лептоном в магнитном поле
ПРИЛОЖЕНИЕ
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА

Исследование проблемы взаимодействия элементарных частиц с внешним полем представляет собой одну из важнейших задач современной экспериментальной и теоретической физики.
Перспектива создания рентгеновских и гамма лазеров, развитие ускорительной техники и появление в связи с этим лучков частиц сверхвысоких энергий, а также получение интенсивных электромагнитных полей в лабораторных условиях, значительно расширяют возможности экспериментального исследования различных квантовых эффектов во внешних электромагнитных полях и их дальнейшего использования в науке и технике.
В этой связи достаточно указать на фундаментальные работы по теории синхротронного излучения (СИ), являющиеся основой проектирования ускорителей электронов и позитронов высоких энергий [1-4]. Благодаря своим уникальным классическим поляризационным и спектральным свойствам СИ плодотворно используется в экспериментах по физике твердого тела, в спектроскопии, биологии, фотохимии и др. [5,6] , а квантовый эффект флуктуаций траектории движущегося в магнитном поле электрона обеспечивает стабильность работы современных ускорителей [7]
Поляризационные пучки электронов и позитронов, полученные в накопительных кольцах за счет эффекта радиационной поляризации A.A.Соколова и И.М.Тернова [8] , находят широкое применение в современном физическом эксперименте [9-14]
В последние годы необычайно возрос интерес к проблеме генерирования электромагнитных волн электронами, движущимися в периодическом электромагнитном поле (ондуляторе). Обнаружение новых интересных эффектов, например, явления интерференции СИ с краев

магнитов в направлении оси прямолинейного промежутка синхротрона, а также возможность генерирования квазимонохроматического излучения с интенсивностью гораздо большей СИ, открывают принципиально новые возможности использования ондуляторного излучения [15,1б]
Учет квантовых эффектов во взаимодействии элементарных частиц приводит к существенному прогрессу в понимании физических процессов, происходящих в астрофизических условиях и космологии. Например, на поверхности и внутри пульсаров могут существовать магнитные поля порядка и более критического [17] , а при таких значениях напряженности магнитного поля взаимодействие частиц имеет, как известно, существенно квантовый характер.
Теория СИ и других связанных с ним квантовых процессов в сверхсильных магнитных полях была развита в работах [18,19] , а также в рамках двумерной электродинамики в работах [20,21]
Отметим здесь также интересный эффект излучения энергии черной дырой, что связано с рождением пар сильным гравитационным полем [22]
Важное значение в астрофизике имеет изучение различных механизмов образования нейтринных пар, что на определенных стадиях эволюции большей части звезд может стать главным источником диссипации энергии.
В литературе существуют указания на то, что основными механизмами излучения нейтрино при температурах и плотностях характерных для внутризвездных областей могут быть реакции е' + е'-^у+у, ]+е - е. +- у, е+?а—*«?е+е+- у +■ у и Ц7-, у + у
(плазменное нейтрино) [23-26] . Магнитные поля пульсаров и других астрофизических объектов могут оказать существенное влияние на их нейтринную светимость.

Первому слагаемому в (3.13) соответствует закон сохранения энергии Е = Е'+• Ъ и оно описывает распад мюона в чисто магнитном поле [44] . Слагаемым и отвечают законы сохранения Е +■ ^ио = Е +* 9ь и Е . Длп правополяризованной волны ( = +1) первое из них описывает распад мюона
с поглощением из волны фотона с частотой Ю , а второе -распад мюона, сопровождаемый индуцированным излучением фотона ( для £ = - I наоборот). Слагаемое $гМ ^ описывает поправку к основному процессу в чисто магнитном поле, связанную с поглощением и испусканием фотона с частотой СдД
§ 8. Фотораспад лептона в магнитном поле
Спектрально-угловое распределение вероятности процесса в случае левополяризованной волны после суммирования по спиновым состояниям, интегрирования по фазовому объему нейтринной пары (подобно тому, как это сделано в [18] ) и разложения по степеням Ш , ПЦ , равно:
Е. Е'
с|(п _ 1И сЩс|рс1 аг( I + 1дЧл + (р++
Ч83Г3е(2Х/ 1и+0ц Г ГаИ и+А
+ + Ц1и-И)(лАг+Г) - ХКХ)] + (ЗД4)
^ 9* О + + Ши+)(гдАг+Р)-^К С0)] +