Астрофизические проявления четвертого поколения фермионов

• Автор: Шибаев, Константин Игоревич
• Шифр специальности: 01.04.16
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 161 с. : ил.

ГЛАВА 1. Описание модели 4-го поколения

ГЛАВА 2. Адроны четвертого поколения в ранней Вселенной

2.1 Легчайшие адроны четвертого поколения

2.2 Закалка 11-кварков

2.3 Адронизация и-кварков

2.4 Радиационная рекомбинация

2.5 Выводы

ГЛАВА 3. Астрофизические проявления 11-адронов в современной Вселенной

3.111-адроны в галактическом веществе

3.2 Эксперименты с космическими лучами

3.3 Космические и-адроны и широкие атмосферные ливни в земной атмосфере

3.4 С-атомы в Земле
3.511-атомы в Солнечной Системе
3.6 Корреляции между космическими лучами и явлениями в детекторах большого объема
3.7 Восходящий мюонный сигнал от аннигиляции в атмосфере
3.8 Метастабильные 11-адроны в Земле
3.9 Выводы
Глава 4. Космологическая эволюция лептонов четвертого поколения с новым калибровочным зарядом

4.1 Космологические проявления нейтрино 4го поколения
4.2 Астрофизические проявления нейтрино 4го поколения со строго сохраняющимся калибровочным зарядом
4.3 Эффекты нового дальнодействия: рекомбинация тяжелых реликтовых нейтрино и антинейтрино
4.4 Излучение от рекомбинации первичных нейтрино 4го поколения
4.5 Рождение одиночных фотонов на ускорителях
4.6 Выводы
Заключение
1. ПРИЛОЖЕНИЕ. Краткий обзор теории струн
2. ПРИЛОЖЕНИЕ. Связь между числом поколений и эйлеровой характеристикой компактифицированных измерений
ЛИТЕРАТУРА

В настоящее время существует ряд теоретических моделей, предсказывающих новые формы (мета-)стабильной материи, обладающей точными калибровочными симметриями (модели фермионов 4го поколения, тера-фермионов Глэшоу, АС-модель Стефана и т.д.). В диссертационной работе на примере модели фермионов 4го поколения, обладающих новым и(1) взаимодействием, была разработана новая методика анализа таких гипотез, и на ее основе получены ограничения на имеющиеся параметры выбранной модели и предложены способы ее проверки для широкой области значений параметров.
Актуальность работы обусловлена рядом проблем астрофизики, таких как, происхождение космических лучей, наблюдаемых с энергиями 1-50 ГэВ, которое может быть связано с физикой, выходящей за рамки Стандартной Модели.
В диссертационной работе на примере модели фермионов 4го поколения, обладающих новым 11(1) взаимодействием, была разработана новая методика анализа таких гипотез, и на ее основе получены ограничения на имеющиеся параметры рассмотренной модели и предложены способы ее проверки для широкой области значений параметров.
Теоретической основой предложенной модели послужила модель гетеро-тической суперструны (ГС), предсказывающая в широком классе случаев 4-е поколение и новое 11(1) взаимодействие, которое в рамках выбранной модели было отнесено к частицам исключительно 4-го поколения.
Результаты исследования модели 4-го поколения позволяют обеспечить проверку одного из низкоэнергетических вариантов теории ГС, и могут быть использовано при анализе других аналогичных моделей. Это обуславливает
важность развития методов всесторонней проверки данной гипотезы.

то уменьшение концентрация и-адронов в звездах значительно уменьшит долю и-барионов в космических лучах.
В этом параграфе была рассмотрена эволюция адронов четвертого поколения в Галактике, а также была вычислена концентрация и-барионов в галактическом веществе (3.7) и (3.5).
3.3 Космические и-адроны и широкие атмосферные ливни в земной атмосфере
Астрофизический механизм ускорения частиц приводит к возникновению заряженной 11-адронной компоненты в космических лучах. Нейтральные и-адроны не могут ускоряться напрямую таким способом, но у-заряд может заставить их следовать за разогнанными электрически заряженными 11-частицами. Первичные 4е адроны могут присутствовать в межзвездном газе, захватываемом Солнечной системой. Этот поток космических 4х адронов, падая на Землю должен обогащать их обилие.
Другим источником такого обогащения может быть взаимодействие космических лучей с земной атмосферой. Оценим число кварков четвертого поколения, которые могли бы родиться в столкновениях высоко энергетических космических протонов с ядрами земной атмосферы. Для нашей оценки можно считать, что вся земная атмосфера в основном состоит из протонов. Чтобы родить пару кварк-антикварк необходимо, чтобы в системе центра масс энергия была
'Гз>2т' (3 10)
В нашем случае лабораторная система может быть связана с Землей. Таким образом, мы можем оценить энергию в системе центра масс как э * 2 шр Ем , где шр - масса протона, Ец~ энергия налетающего нуклона. Тогда