Отзыв оппонента 2 (Массивные нейтрино во внешних полях и в плотных средах)

отзывофициального оппонента на диссертацию Тернова Алексея Игоревича«Массивные нейтрино во внешних полях и в плотных средах»,представленную на соискание ученой степенидоктора физико-математических наукпо специальности01.04.02 -теоретическая физикаДиссертация А.И. Тернова посвящена актуальной и интенсивно разви­ваемой в настоящее время теме-исследованию взаимодействия массивныхнейтрино с сильными электромагнитными полями и внешними средами.Физика нейтрино является одной из наиболее динамично развивающих­ся областей современной физики.

В течение последнего десятилетия былисделаны многие важные открытия в области физики элементарных частиц и,в частности, в физике нейтрино. Экспериментально обнаружены осцилляциинейтрино, наличие масс и смешивания нейтрино уже не подвергается сомне­нию. Вместе с тем, в современной нейтринной физике еще существуют про­блемы, которые ждут своего разрешения, стимулируя дальнейшие исследо­вания в этой области. Пока еще неизвестны абсолютный масштаб и иерархиямасс нейтрино, остается неизвестной природа массы нейтрино-дираковскаяили майорановская, возможные электромагнитные свойства нейтрино покане обнаружены на эксперименте.Среди различных физических процессов, в которых участвуют нейтри­но, наибольший интерес представляют те явления, которые происходят всильных электромагнитных полях и в плотных средах.

Наличие указанныхвнешних условий может, с одной стороны, приводить К росту вероятностиизвестных электрослабых процессов, а, с другой стороны, способно откры­вать новые каналы реакций, которые могут реализоваться только в присутст­вии сильных полей и внешней среды. Поэтому включение в рассмотрениеинтенсивного внешнего поля и плотной среды способствует более глубокомупониманию свойств частиц и их взаимодействий.Физика элементарных частиц во внешних полях и в средах является се­годня востребованным направлением исследований также и в связи с быстрорастущим числом ее приложений в астрофизике и космологии.

Согласно со­временным представлениям, напряженности полей и плотность вещества внекоторых астрофизических объектах могут достигать экстремально боль­ших значений, и это обстоятельство диктует необходимость исследованияраспространения и взаимодействия частиц в условиях, которые нельзя реали­зовать в наземных лабораториях.Все это несомненно говорит об актуальности исследований, проведен­ных в диссертации А.И.

Тернова.Первая глава диссертации имеет вводный характер. В ней дается весь­ма подробный обзор литературы, связанной с проблематикой массивногонейтрино, описываются применяемые в диссертации методы учета влиянияинтенсивного электромагнитного поля и конечной плотности BeIЦecTBa напроцессы с участием нейтрино.Вторая и третья главы ПОСВЯIЦены разработке теории взаимодействиядираковского и майорановского массивных нейтрино с интенсивными элек­тромагнитными полями. Исследование проводится с единых позиций, в ос­нову положено уравнение Дирака-Швингера с массовым оператором ней­трино во внешнем поле.

В рамках однопетлевого приближения Стандартноймодели автор находит оБIЦие выражения для массовых операторов дираков­ского и майорановского нейтрино, ДВИЖУIЦИХСЯ в произвольном постоянномэлектромагнитном поле. Эти выражения содержат полную информацию обэлектромагнитных характеристиках нейтрино, которые подробно исследуют­ся в данных главах.Автором впервые обнаружена и проанализирована динамическая приро­да аномального магнитного момента дираковского нейтрино, т.

е. его зави­симость от энергии частицы и напряженности внешнего поля. Показано, что,в согласии с оБIЦИМИ принципами теории, у майорановского нейтрино отсут­ствуют магнитный и электрический дипольные моменты, и его единственнойэлектромагнитной характеристикой является анапольный момент. Важнымрезультатом являются полученные автором уравнения, описываЮIЦие движе­ние дираковского и майорановского нейтрино в сравнительно слабом внеш­нем поле.На основе точных решений данных уравнений исследован ряд физиче­ских эффектов, сопровождаюIЦИХ распространение массивных нейтрино вовнешнем поле,в частности, электромагнитное излучение аномального маг­нитного момента дираковского нейтрино в магнитном поле (спиновый светнейтрино в магнитном поле), а также рассеяние массивных нейтрино в неод­нородном магнитном поле. Отмечено, что для нерелятивистских нейтриноуглы рассеяния могут достигать заметных значений и зависят от типа массы.Указан принципиально важный эффект «нейтринной линзы», возникаюIЦИЙ,когда звезда, окруженная магнитным полем, движется сквозь фон реликто­вых нейтрино.В четвертой главе автор исследует влияние интенсивного внешнегополя на процесс распада нейтрино наW -бозони электрон, а также на процессрождения электрон-позитронной пары нейтрино.

Оба эти процесса запреIЦе­ны в вакууме законами сохранения энергии и импульса. Показано, что нали­чие интенсивного внешнего поля приводит к кинематическому разрешениюэтих процессов и к большому росту их вероятностей в сильных внешних по­лях и при высоких энергиях нейтрино. Обе рассматриваемые реакции пред­ставляет большой интерес в свете возможных астрофизических приложений.В пятой главе построена теория радиационного распада массивногодираковского нейтрино в вырожденной замагниченной электронной плазме врамках Стандартной модели электрослабых взаимодействий со смешиваниемнейтрино в области умеренных значений энергии распадаюIЦегося нейтрино(Е«2т е =1 МэВ).Расчет произведен с использованием временной функцииГрина электрона, позволяющей точно учесть влияние среды и сильного маг­нитного поля на вероятность процесса (формализм реального времени).

По­казано, что наличие среды может приводить к существенному увеличениювероятности распада нейтрино в магнитном поле.Безусловно, важным результатом диссертации является вывод о том,что замагниченная среда с параметрами, характерными для внешней корынейтронной звезды, способна существенно увеличить вероятность радиаци­онного распада стерильных реликтовых нейтрино с массами, равными не­скольким кэВ. Такие нейтрино принято рассматривать в настоящее время вкачестве одних из самых популярных кандидатов на роль частиц, форми­рующих темную материю.Шестая глава диссертации посвящена разработке квантовой теории яв­ления спинового света нейтрино в веществе. Когерентное взаимодействие счастицами среды, сопровождающее распространение нейтрино, приводит кмодификации его закона дисперсии.

В результате энергия нейтрино в среденачинает явно зависеть от ориентации спина (от спиральности нейтрино).«Спиновый свет»-это электромагнитное излучение, происходящее за счетмагнитного момента и сопровождаемое квантовыми переходами нейтриномежду состояниями с различными значениями спиральности в среде.В основу рассмотрения спинового света положено точное решение мо­дифицированного уравнения Дирака для массивного дираковского нейтрино,распространяющегося в плотной среде.

Заметим, что решение уравнения, каки само уравнение, получены автором диссертации впервые. Рассчитаны ве­роятность и мощность излучения, исследованы его поляризационные харак­теристики. Показано, что излучение релятивистских нейтрино обладает цир­кулярной поляризацией, причем в случае высокой плотности среды поляри­зация становится полной. Это свойство является чрезвычайно важным, по­скольку оно может служить основой для экспериментальной идентификацииспинового света нейтрино.Спиновый свет нейтрино в среде является во многом уникальным явле­ниемисущественноотличается от других механизмовизлученияв среде(например, от черенковского и переходного излучения) тем, что он можетиметь место и в случае, когда показатель преломления среды равен единице(при этом для фотонов реализуется вакуумный закон дисперсии k = О).

Тем2не менее, в диссертации проводится последовательный учет влияния элек­тронной плазмы (в частности, плазменного закона дисперсии для фотонов) напроцесс спинового света нейтрино. Обсуждаются конкретные условия, прикоторых возможна реализация спинового света нейтрино в астрофизике.В седьмой главе диссертации предсказан новый тип электромагнитно­го излучения-спиновый свет электрона в среде, построена квантовая теорияэтого явления.

Отмечается, что при равных условиях его вероятность можетсущественно превышать вероятность спинового света нейтрино. Исследованотакже явление спинового света, сопровождающего радиационные переходымежду различными массовыми состояниями нейтрино в среде.Все представленные в диссертации результаты являются новыми. Дос­товерность основных теоретических положений и обоснованность резуль­татов обеспечивается систематическим применением апробированных и на­дежных методов квантовой теории поля, адекватных поставленным задачам.В качестве замечаний можно отметить следующее.В изложении имеется ряд неточностеЙ.