🔍 Поиск готовых работ

🔍 Поиск работ

Фотон-нейтринные процессы во внешнем магнитном поле и плазме

Работа №7570

Тип работы

Диссертации (РГБ)

Предмет

физика

Объем работы111стр.
Год сдачи2003
Стоимость470 руб.
ПУБЛИКУЕТСЯ ВПЕРВЫЕ
Просмотрено
729
Не подходит работа?

Узнай цену на написание


Введение 4
Глава I. Двухфотонное рождение нейтринной пары в сильном магнитном поле 13
1. Введение 13
2. Вершина VVYY 17
3. Нейтринная светимость фотонного газа 27
Глава II. Расщепление фотона на два фотона в сильном магнитном поле 38
1. Введение 38
2. Кинематика расщепления фотона y ^ 77 42
3. Амплитуда процесса 7 ^ 77 в сильном магнитном поле . 47
4. Вероятность расщепления фотона 49
5. Обсуждения и выводы 54
Глава III. Затухание фотона в результате рождения электрон-позитрон- ной пары в сильном магнитном поле 57
1. Введение 57
2. Затухание электромагнитной волны в сильном магнитном
поле 60
Глава IV. Фотон-нейтринные процессы v ^ VY и VY ^ v в сильно замагниченной плазме 69

-3¬1. Введение 69
2. Вычисление амплитуды 70
3. Вычисление вероятности процессов 79
Заключение 86
Приложение А 89
Приложение Б 90
Приложение В 92
Приложение Г 93
Приложение Д 95
Литература 98



В настоящее время одним из наиболее интенсивно развивающихся разделов физики является космомикрофизика - относительно недавно возникшая научная дисциплина, лежащая на пересечении физики элементарных частиц, астрофизики и космологии [1-3]. Основными объектами исследования космомикрофизика являются ранняя Вселенная и астрофизические объекты, в которых реализуются экстремальные физические условия. Для понимания процессов, которые происходят в таких объектах с одной стороны требуется привлечение теории элементарных частиц. С другой стороны, элементарные частицы - фотоны, нейтрино и космические лучи являются в настоящее время основными источниками информации о наиболее грандиозных явления во Вселенной. Все это дает основание рассматривать раннюю Вселенную и многие астрофизические объекты как гигантские естественные лаборатории физики элементарных частиц, намного превосходящие по своим возможностям наземные ускорители. Именно из астрофизических наблюдений в настоящее время получают наиболее сильные ограничения на свойства как известных, так и гипотетических частиц и на параметры их взаимодействия.
Известны три основных метода, позволяющие использовать звезды в качестве лабораторий физики частиц. Во-первых, звезды - естественные источники фотонов и нейтрино, детектируемых на Земле. Поскольку эти частицы проходят значительные расстояния до того момента, как они попадают в детектор, представляет несомненный интерес исследование эффектов дисперсии и распространения, включая осцилляции нейтрино или аксионфотонные осцилляции в магнитных полях. Хорошо известно, что расхождение между предсказанными теоретически и полученным экспериментальным путем спектрами нейтрино [4-6] является наиболее ярким указанием на возможное существование осцилляций и ненулевых масс нейтрино. Эта гипотеза была блестяще подтверждена в эксперименте на тяжелой воде, осуществленном в Солнечной Нейтринной Обсерватории (SNO) в Садбери, Канада [7-9]. В эксперименте измерялись отдельно полный поток нейтрино всех типов от Солнца и поток только электронных нейтрино. Результаты этого эксперимента находятся в полном согласии с так называемой Стандартной Солнечной Моделью [10]. Таким образом, подтверждение гипотезы об осцилляции нейтрино несомненно является одним из самых значительных достижений космомикрофизика за последнее время.
Во-вторых, поиск фотонов или доступных измерению нейтрино как продуктов распада частиц от удаленных источников также является эффективным методом исследования. Так отсутствие ж- и 7-лучей от Солнца дает более строгое (9 порядков), чем лабораторные измерения ограничение на радиационный распад нейтрино. Наиболее жесткое ограничение даже vT должны подчиняться космологическому пределу mv < 30 эВ, если только не существуют новые невидимые каналы распада.
В третьих, излучение слабовзаимодействуюгцих частиц приводит к потере энергии астрофизическими объектами. Эффекты, обусловленные излучением нейтрино уже включены в теоретические описания эволюции звезд. Если бы существовали другие легкие частицы, такие как аксион, или же нейтрино имели новые взаимодействия как, например, предполагаемый магнитный дипольный момент, тогда звезды теряли бы энергию слишком быстро. Сравнение с результатами астрономических наблюдений позволяет получить более жесткие ограничения на новые взаимодействия частиц.
Изучение элементарных процессов в астрофизических условиях имеет свои особенности. Помимо высоких температур и больших плотностей материи в таких объектах, необходимо так же учитывать наличие интенсивного электромагнитного поля, которое может генерироваться внутри них. Отметим, что сильное электромагнитное поле может про¬являть себя как среда, которая существенно влияет как на дисперсионные свойства частиц, так и на их взаимодействие друг с другом. Наиболее сильно это проявляется, когда величина напряженности магнитного поля становится больше так называемого критического значения


Возникли сложности?

Нужна помощь преподавателя?

Помощь в написании работ!
ДИПЛОМНЫЕ МАГИСТЕРСКИЕ ДИССЕРТАЦИИ
КУРСОВЫЕ СТАТЬИ ВКР

В настоящей диссертации исследуются процессы участием фотонов и нейтрино в присутствии внешнего сильного магнитного поля и горячей плотной плазмы плазмы.
В диссертации представлены следующие результаты:
1. Исследованы процессы двухфотонного рождения нейтринной пары 77 ^ vv и y ^ vvy в сильном магнитном поле. Получено выражение для эффективного YYvv-взаимодействия в общем случае, когда все внешние частицы находятся вне массовой поверхности. Вычислены инвариантные амплитуды для различных поляризаций фотонов. Получены оценки для нейтринной светимости фотонного газа в пре¬деле малых и больших температур. Численно найдены зависимости вкладов в нейтринную светимость процессов YY ^ vv и y ^ vvy от величины магнитного поля. Показано, что данный процесс является одним из доминирующих фотон-нейтринных процессов в сильном магнитном поле.
2. Получена амплитуда и вероятность расщепления фотона на два фотона y ^ YY в магнитном: поле с напряженностью B ^ Be с учетом перенормировки волновой функции и дисперсии фотона. Вычислены инвариантные амплитуды для различных поляризаций фотонов в пределе, когда значение напряженности магнитного поля много больше его критического значения. В коллинеарном приближении выражение для амплитуды капала 1 ^ 2 2 совпадает с результатом, полученным ранее. Из анализа кинематики процесса и полученных амплитуд следует, что неподавленными оказываются четыре канала расщепления: 1 ^ 2 2,1 ^ 12,2 ^ 12,2 ^ 2 2.


[1] Raffelt G.G. Stars as Laboratories for Fundamental// Physics. Chicago: University of Chicago Press, 1996. 664 p.
[2] Khlopov M.Yu. Cosmoparticle Physics.// Singapore: World Scientific Press, 1999. 596 p.
[3] Клапдор-Клайнгротхаус Г.В., Цюбер К. Астрофизика элементар¬ных частиц.// М.: Редакция журнала “Успехи физических наук”, 2000. 496 с.
[4] Bahcall J.N. Neutrino astrophysics. // Cambridge: Cambridge Univer¬sity Press, 1989.
[5] Stix M. The Sun - An Introduction. // Berlin: Springer, 1989.
[6] Turck-Chieze S. et al. The solar interior // Phys. Rept. 1993. V. 230, № 2-4. P. 57-235.
[7] Ahmad Q.R. et al, SNO collaboration, Measurement of the rate of nue + d ^ p + p + e- interactions produced by 8B solar neutrinos at the Sudbury Neutrino Observatory // Phys.Rev.Lett. 2001. V.87. P.071301
[8] Ahmad Q.R. et al, SNO collaboration, Direct Evidence for Neutrino Flavor Transformation from Neutral-Current Interactions in the Sudbury Neutrino Observatory// Phys.Rev.Lett. 2002. V.89.P.011301
[9] Ahmad Q.R. et al, SNO collaboration, Measurement of Day and Night Neutrino Energy Spectra at SNO and Constraints on Neutrino Mixing Parameters// Phys.Rev.Lett. 2002. V.89.P.011302

-99
[10] Bahcall J.N, Pinsonneault M.H., and Basu S. Solar Models: current epoch and time dependences, neutrinos, and helioseismological properties // Astrophys. J. 2001. V. 555. P. 990-1012
[11] Duncan R.C., Thompson C. Formation of very strongly magnetized neutron stars: implications for gamma-ray bursts // Astrophys. J.
1992. V. 392, № 1. P. L9-L13.
[12] Thompson C., Duncan R.C. Neutron star dynamos and the origins of pulsar magnetism // Astrophys. J. 1993.V. 408, № 1. P. 194-217.
[13] Kouveliotou C. et al. An X-ray pulsar with a superstrong magnetic field in the soft 7-ray repeater SGR1806 - 20 //Nature. 1998. V.393. P.235;
[14] Kouveliotou, C. et al., Discovery of a Magnetar Associated with the Soft Gamma Repeater SGR 1900+14 //Astrophys.J. 1999. V.510. P.L115;
[15] Kouveliotou, C. et al., Multiwavelength Observations of the Soft Gamma Repeater SGR 1900+14 during Its 2001 April Activation //Astrophys.J. 2001. V.558. P.L47
[16] Ibrahim A. I., Safi-Harb S., Swank J.H., Parke W., Zane S., Turolla R., Discovery of Cyclotron Resonance Features in the Soft Gamma Repeater SGR 1806-20 // Astrophys. J. Lett. 2002. V.574. L51
[17] Ibrahim A. I., SwankJ. H., Parke W., New Evidence for Proton Cyclotron Resonance in a Magnetar Strength Field from SGR 1806¬20 //Astrophys. .1.2003. V.584. L17
[18] Бисноватый-Коган Г. С. О механизме взрыва вращающейся звезды как сверхновой //АЖ.1970.Т. 47. С. 813

-100
[19] Ardeljan N. V., Bisnovatyi-Kogan G. S., Moiseenko S. G. Magnetorotational mechanism: 2D simulation //Proc. IAU Coll. No. 166 "The local bubble and beyond". Eds. D. Breitschwerdt, M.J. Freyberg, and J. Trumper. Lecture Notes in Physics. 1998. V.506. P.145
[20] Ardeljan N. V., Bisnovatyi-Kogan G. S., Moiseenko S. G. Nonstationary magnetorotational processes in a rotating magnetized cloud //А&А. 2000.V. 355.P. 1181
[21] Гвоздев А. А., Огнев И. О. О возможном усилении магнитного по¬ля процессами переизлучения нейтрино в оболочке сверхновой// Письма в ЖЭТФ. 1999. Т. 69. № 5. С. 337-342.
[22] Бескин В. С. Радио пульсары // УФН. 1999. Т. 169. № 11. С. 1169¬1198
[23] Б. М. Понтекорво, Универсальность взаимодействия Ферми и аст¬рофизика //ЖЭТФ. 1959. V.36. С.1615-1616.
[24] Н.-Е. Chiu, P. Morrison, Neutrino emission from black-body radiation at high stellar temperature //Phys. Rev. Lett. 1960. V.5. P.573-575.
[25] Gell-Mann M. The reaction 77 ^ vv j j Phys. Rev. Lett. 1961. V. 6. № 2. P. 70-71.
[26] Ландау Л.Д. О моменте системы из двух фотонов //ДАН СССР. 1948. Т. 60. С. 207.
[27] Yang С. N. Selection rules for the dematerialization of a particle into two photons //Phys. Rev. 1950. V. 77. P. 242-245.

- 101
[28] Crewther R.J., Finjord J., Minkowski P. The annihilation process vv ^ YY with massive neutrino in cosmology // Nucl. Phys. 1982. V. B207. № 2. P. 269-287.
[29] Dodelson S., Feinberg G. Neutrino - two-photon vertex // Phys. Rev. 1991. V. D43. № 3. P. 913-920.
[30] Levine M.J. The process Y + Y ^ v + v // Nuovo Cim.. 1967. V. A48. № 1. P. 67-71.
[31] Dicus D.A. Stellar energy-loss rates in a convergent theory of weak and electromagnetic interactions // Phys. Rev. 1972. V. D6. № 4. P. 941¬949.
[32] Dicus D.A., Repko W.W. Photon neutrino scattering // Phys. Rev.
1993. V. D48. № 11. P. 5106-5108.
[33] Rosenberg L. Electromagnetic interactions of neutrinos // Phys. Rev. 1963. V. 129. № 6. P. 2786-2788.
[34] Cung V.K., Yoshimura M. Electromagnetic interaction of neutrinos in gauge theories of weak interactions // Nuovo Cim. 1975. V. A29. № 4. P. 557-564.
[35] Kuznetsov A.V., Mikheev N.V. Compton-like interaction of massive neutrinos with virtual photons // Phys. Lett. 1993. V. B299. № 3-4. P. 367-369.
[36] Кузнецов А.В., Михеев H.B. Амплитуда процесса vY* ^ VjY* с вир-туальными фотонами и тормозное излучение при рассеянии ней¬трино в кулоновском поле ядра // ЯФ. 1993. Т. 56. 6. С. 108-114.

- 102
[37] Shaisultanov R. Photon - neutrino interactions in magnetic fields // Phys. Rev. Lett.. 1998. V. 80. № 8. P. 1586-1587.
[38] Dicus D.A., Repko W.W. Photon - neutrino interactions // Phys. Rev. Lett. 1997. V. 79. № 4. P. 569-571.
[39] Chyi Т.К., Hwang C.-W., Kao W.F. et al. Neutrino - photon scattering and its crossed processes in a background magnetic field // Phys. Lett..
1999. V. B466. № 2-4. P. 274-280.
[40] Chyi Т.К., Hwang C.-W., Kao W.F. et al. The weak-field expansion for processes in a homogeneous background magnetic field // Phys. Rev..
2000. V. D62. № 10. P. 105014 (1-13).
[41] Dicus D.A., Repko W.W. Neutrino - photon scattering in a magnetic field // Phys. Lett. 2000. V. B482. № 1-3. P. 141-144.
[42] Лоскутов Ю.М., Скобелев В.В. Двухфотонное рождение нейтрино в сильном внешнем поле // Вестн. МГУ: физ., астрон. 1981. Т. 22. № 4. С. 10-13.
[43] А. V. Kuznetsov, N. V. Mikheev, Photon pair conversion into neutrinos in a strong magnetic field //Mod.Phys.Lett. 2001. V.A16. № 25. P.1659.
[44] Chistyakov М. V., Kuznetsov A.V., Mikheev N.V. The transitions 77 ^ vv and 7 ^ 77 in a strong magnetic field //In Proceedings of Ringberg Euroconference “New Trends in Neutrino Physics”, Tegernsee, Germany, 1998, Ed. by B. Kniehl et al. World Sci., Singapore. 1999. P. 245

103
[45] Chistyakov M.V., Mikheev N.V., Photon neutrino interactions in strong magnetic field // Mod.Phys.Lett. 2002. V.A17. № 39. P.2553- 2562.
[46] Михеев H. В., Чистяков М. В., Процесс 77 ^ vV в сильном маг¬нитном поле. // Исследования по теории элементарных частиц и твердого тела. Выпуск 4: Юбилейный сборник статей преподава¬телей, аспирантов и выпускников кафедры теоретической физики ЯрГУ. Яросл. гос. ун-т. Ярославль, 2003. с. 64-72.
[47] Скобелев В.В. Поляризационный оператор фотона в сверхсильном магнитном поле // Изв. вузов. Физики. 1975. .Y" 10. С. 142-143.
[48] Loskutov Yu.М., Skobelev V.V. Nonlinear electrodynamics in a superstrong magnetic field // Phys. Lett.. 1976. V. A56. № 3. P. 151¬152.
[49] Лоскутов Ю.М., Скобелев В.В. Эффективный лагранжиан A3(vv)~ взаимодействия и процесс 77 ^ 7(vv) в двумерном приближении квантовой электродинамике. // ТМФ. 1987. Т.70. С.303.
[50] Кузнецов А.В., Михеев Н.В. Фоторождение нейтрино на ядрах в сильном магнитном поле // Письма в ЖЭТФ. 2002. Т. 75. № 9. С. 531-534.
[51] Kuznetsov A.V., Mikheev N.V., Vassilevskaya L.A. Photon decay 7 ^ vv in an external magnetic field //Phys.Lett. 1998. V. B427. P. 105
[52] Кузнецов А.В., Михеев H.B., Василевская Л.А. Индуцирован¬ное магнитным полем нейтрино-фотонное vv7-взaимoдeйcтвиe //ЯФ.1999.Т. 62.С.715

- 104
[53] Yakovlev D.G., Kaminker A.D., Gnedin O.Y., Haensel P. Neutrino Emission from Neutron Stars //Phys.Rept. 2001. V. 354.P.1
[54] Гвоздев А.А., Огнев И.С. Процессы взаимодействия нейтрино с нуклонами оболочки коллапсируюгцей звезды с сильным магнит¬ным полем //ЖЭТФ. 2002. Т. 121. № 6. С. 1219-1234.
[55] Скобов В.Г. Распад фотона в однородном магнитном поле на два фотона. // ЖЭТФ. 1958. Т.35. С.1315.
[56] Minguzzi A. Photons interaction with homogeneous constant magnetic field. // Nouvo cim. 1961. V.19. P.847
[57] Санников С.С. О слиянии фотонов в однородном магнитном поле. // ЖЭТФ. 1967. Т.52. С.1303.
[58] Adler S.L., Bahcall J.N., Callan C.G., Rosenbluth M.N. Photon splitting in a strong magnetic field. // Phys.Rev.Lett. 1970. V.25. P.1061.
[59] Bialynicka-Birula Z., Bialynicka-Birula I. Nonlinear effects in quantum electrodynamics. Photon propagation and photon splitting in an external field // Phys.Rev. 1970. V.D2. P.2341.
[60] Гальцов Д.В., Скобелев В.В. Расщепление фотона в магнитном поле и поляризация жесткого излучения пульсаров. // Письма в ЖЭТФ. 1971. Т.13. С.173.
[61] Adler S.L. Photon splitting and photon dispersion in a strong magnetic field. // Ann. Phys. (N.Y.).1971. V.67. P.599.

-105
[62] Папанян В.О., Ритус В.И. Поляризация вакуума и расщепление фотона в интенсивном поле. // ЖЭТФ. 1971. Т.61. С.2231
[63] Папанян В.О., Ритус В.И. Трехфотонное взаимодействие в интен¬сивном поле и масштабная инвариантность.// ЖЭТФ. 1973. Т.65. С.1756.

Работу высылаем на протяжении 30 минут после оплаты.



Подобные работы


©2025 Cервис помощи студентам в выполнении работ
.