Диссертация (1097698), страница 47
Текст из файла (страница 47)
В однопетлевом приближении Стандартной модели Вайнберга–Салама–Глэшоу вычислен массовый оператор майорановского нейтрино (МН) во внешнем поле, получено выражение для радиационной поправки к массе МН. Показано отсутствие АММ и аномального электрического момента у МН в данном приближении.4. На основе анализа массовых операторов ДН и МН получены уравнения,описывающие движение массивных ДН и МН в сравнительно слабом поле251≪0 , ≪ .
Показано, что массивное ДН обладает АММ и анапольныммоментом, а МН – только анапольным моментом. Найдены точные решенияуравнений – волновые функции ДН и МН во внешнем магнитном поле.5. С помощью полученных уравнений и их решений вычислена мощностьэлектромагнитного излучения АММ дираковского нейтрино в постоянноммагнитном поле (спиновый свет нейтрино в магнитном поле). Рассчитано характерное время переворота спиральности ДН в магнитном поле.6.
Исследовано рассеяние массивных ДН и МН в неоднородном магнитном поле, показана эквивалентность результатов для нейтрино обоих типовв релятивистском пределе / ≫ 1.В квазиклассическом приближении рассчитаны углы отклонения ДН иМН от прямолинейного распространения в некоторых конфигурациях неоднородного внешнего поля. Показано, что углы отклонения массивных нейтрино растут с уменьшением энергии нейтрино и достигают максимальныхзначений в нерелятивистском пределе / ≃ 1. Рассеяние в неоднородномполе чувствительно к природе массы нейтрино: при прочих равных условияхМН отклоняется на значительно меньший угол по сравнению с ДН.Показано, что сильные магнитные поля, существующие вблизи некоторыхастрофизических объектов, могут обладать фокусирующими свойствами идействовать подобно «линзе» для нейтрино.7.
В скрещенном поле E⊥H, ∣E∣ = ∣H∣ вычислена вероятность распада массивного нейтрино на + -бозон и электрон ( → ). Исследованыасимптотики вероятности в зависимости от значения инвариантного параметра скрещенного поля ϰ = [− ( )2 ]1/2 /3 . Показано, что характерноевремя данного процесса распада в сильном поле оказывается чрезвычайномалым в случае ультрарелятивистских нейтрино, следовательно, наличие интенсивного внешнего поля может приводить к резкому возрастанию вероятностей даже запрещенных в вакууме процессов.В скрещенном поле вычислена вероятность процесса рождения электронпозитронной пары мюонным нейтрино.
Данная вероятность исследована приусловии ϰ ≪ ( / )2 , соответствующем контактному приближению теории, а также в области сверхвысоких энергий нейтрино (ϰ ≫ ( / )3 ),когда существенно влияние промежуточного -бозона.2528. Построена теория радиационного распада массивного ДН в вырожденной замагниченной электронной плазме в рамках Стандартной модели электрослабых взаимодействий со смешиванием нейтрино в области умеренныхзначений энергии распадающегося нейтрино ≪ 2 .Показано, что наличие среды приводит к существенному увеличению вероятности распада в магнитном поле как релятивистских, так и нерелятивистских нейтрино.
С другой стороны, присутствие интенсивного внешнегомагнитного поля увеличивает вероятность радиационного распада нейтринов среде. Поэтому для проведения корректного анализа явлений, происходящих в различных астрофизических условиях, принципиальное значение приобретает необходимость одновременного учета влияния среды и интенсивноговнешнего поля.Присутствие сильного магнитного поля ≳ 0 = 2 3 /ℏ = 4, 41⋅1013 Гси вырожденного электронного газа с плотностью, характерной для внешнейкоры нейтронной звезды, может увеличить на три порядка вероятность распада стерильных реликтовых нейтрино с массами, равными нескольким кэВ,рассматриваемых в настоящее время в качестве одних из самых популярныхкандидатов на роль частиц, формирующих темную материю.9. Получены модифицированные уравнения Дирака для массивных ДН иМН, распространяющихся в движущихся и поляризованных средах, в предположении когерентного взаимодействия нейтрино с частицами среды (в отсутствие внешнего поля).
Найдены точные решения полученных уравнений.10. На основе точных решений модифицированного уравнения Диракадля ДН в среде построена последовательная квантовая теория спиновогосвета нейтрино в веществе (SL), в рамках которой возможно описание указанного эффекта в случае произвольных плотностей среды (в том числе ив плотных средах). Получен энергетический спектр излучаемых фотонов, инайдены выражения для вероятности и мощности излучения при различныхсоотношениях между массой нейтрино , его импульсом и параметромплотности среды .Исследованы поляризационные свойства спинового света.
Показано, чтоизлучение релятивистских нейтрино (/ ≫ 1) в среде обладает циркулярной поляризацией. При низкой плотности среды, когда ≪ / ≪ 1, поля-253ризация достигает 50%, а при высокой плотности, когда / ≪ , циркулярная поляризация изменяет знак и достигает 100%, т. е. становится полной.11. Произведен последовательный учет влияния электронной плазмы напроцесс спинового света нейтрино в среде, которое сводится к модификации закона дисперсии излученных фотонов (поперечных плазмонов). Подтверждено наличие энергетического порога процесса. Показано, что при учете дисперсии фотона для релятивистского нейтрино, излучающего вдали отпорога реакции, остаются справедливыми формулы (полученные без учетадисперсии фотона), описывающие интегральные вероятность и мощность, атакже поляризационные характеристики излучения.Детально проанализированы условия, при которых возможна реализацияпроцесса спинового света нейтрино в астрофизике.
Показано, что основойдля экспериментальной идентификации спинового света нейтрино являетсясвойство циркулярной поляризации излучения.12. Предсказан новый тип электромагнитного излучения – спиновый светэлектрона в среде (SL), обусловленный квантовыми переходами электронамежду состояниями с различными ориентациями спина в среде, сопровождающимися излучением фотонов. Построена квантовая теория этого явления.Получены выражения для вероятности и мощности излучения в среде, состоящей из нейтронов («нейтронная материя»). Проведен анализ зависимости мощности процесса от энергии электрона и плотности среды.
Исследованы поляризационные свойства излучения. Показано, что при прочих равныхусловиях вероятность спинового света электрона в среде должна значительнопревышать вероятность спинового света нейтрино.13. Исследовано явление спинового света, возникающего при радиационном переходе между различными массовыми состояниями нейтрино в среде(спиново-световая мода в радиационном распаде массивного нейтрино, т. е.1 → 2 + , 1 > 2 ). Получен энергетический спектр излучаемых фотонов,найдена полная вероятность распада. Показано, что в случае распада релятивистского нейтрино в плотной среде (при ∣1 −2 ∣ → 0) вероятность процессапереходит в вероятность спинового света нейтрино, а в случае распада нерелятивистского нейтрино в среде низкой плотности – в известное выражениедля вероятности радиационного распада массивного нейтрино в вакууме.БлагодарностиВ заключение автор выражает глубокую благодарность своим учителям– Владимиру Чеславовичу Жуковскому и Анатолию Викторовичу Борисову,которые открыли автору удивительный мир нейтрино.Автор искренне благодарен всем своим соавторам, и прежде всего, Александру Ивановичу Студеникину, Павлу Алексеевичу Эминову, АлександруВалентиновичу Григорьеву и Алексею Викторовичу Лохову за плодотворныенаучные дискуссии и просто дружеские беседы, которые оказали неоценимуюпомощь в процессе работы над диссертацией.Автор сердечно благодарит Сергея Павловича Аллилуева за постоянноевнимание к работе, дружеские советы и полезные дискуссии, касавшиеся всехобластей теоретической физики.Автор выражает признательность всему славному коллективу кафедрытеоретической физики МФТИ и ее заведующему Юрию Михайловичу Белоусову за создание творческой атмосферы на кафедре, доброжелательноеотношение и понимание.Приложение АОсновные обозначения и важные формулыА.1.
Основные обозначенияА.1.1. Текстовые сокращенияВ диссертации используются следующие текстовые сокращения:∙ ДН – дираковское нейтрино,∙ МН – майорановское нейтрино,∙ АММ – аномальный магнитный момент,∙ АЭМ – аномальный электрический момент,∙ SL – (Spin Light of neutrino) спиновый свет нейтрино в среде,∙ SL – (Spin Light of electron) спиновый свет электрона в среде,∙ МСВ – теория Михеева–Смирнова–Вольфенштейна.А.1.2.
Система единиц, метрика, ковариантные обозначенияИспользуется естественная система единиц:ℏ = = 1,− < 0 – заряд электрона.Метрический тензор выбран в виде = = diag(1 − 1 − 1 − 1).(А.1)Полностью антисимметричный тензор Леви–Чивита выбран так, что = +1, = − .(А.2)256Тензор электромагнитного поля имеет вид∂∂− , ∥ ∥ = (E, H);∂∂∂E = −∇0 − 0 A, H = [∇ × A] .∂Дуальный тензор электромагнитного поля: =˜ = 21 ;(А.3)∥˜ ∥ = (−H, −E).(А.4)А.2. Матрицы Дирака и спинорыМатрицы Дирака удовлетворяют соотношениям{ , } = + = 2 .(А.5)Связь матриц с матрицами и Σ имеет вид = 0 ,Σ = 0 5 , 5 = − 0 1 2 3 .(А.6)Коммутатор -матриц: [ , ] = ( − ) .22Полезные свойства -матриц (не зависящие от представления):{ 5}[ 5 ]1 , = 0, , = 0, 5 = − ;2 = − , = + − − 5 ; =[ , ] = 2 ( − ) ,(А.7)(А.8)(А.9){ , } = −2 5 .Матрица зарядового сопряжения удовлетворяет условиямC C−1 = − T ,(А.10)C 5 C−1(А.11)C C−1C+ = C−1 , CT = −C;()()T= 5 T , C 5 C−1 = 5 ;()()TT= −, C 5 C−1 = − 5 .(А.12)Матрицы Паули:1 =()0 11 0(,2 =0 −0),3 =(10)0 −1.257А.2.1.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
