Эффекты взаимодействия нейтрино с горячей замагниченной средой (1098009)
Текст из файла
Московский Государственный Университет им. М.В. ЛомоносоваНа правах рукописиГвоздев Александр АлександровичЭффекты взаимодействия нейтрино с горячейзамагниченной средой01.04.02 – теоретическая физикаАВТОРЕФЕРАТдиссертации на соискание ученой степенидоктора физико-математических наукМосква – 2011Работа выполнена в Ярославском государственном университете им.П.Г.Демидова.Официальные оппоненты:доктор физ.-мат.
наук,профессорБорисов Анатолий Викторовичдоктор физ.-мат. наук,ведущий научный сотрудникБлинников Сергей Ивановичдоктор физ.-мат. наук, профессор,главный научный сотрудникКураев Эдуард АлексеевичВедущая организация:Петербургский Институт Ядерной Физики им. Б.П. Константинова РАН.Защита состоится «»2011 г.
вчасов на заседаниидиссертационного совета Д 501.002.10 при Московском государственном университете им. М.В.Ломоносова, расположенном по адресу: Москва , ГСП-1,Ленинские горы, МГУ.С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке физического факультетаМГУ.Автореферат разослан «»2011 г.Отзывы и замечания по автореферату в двух экземплярах, заверенные печатью, просьба высылать по вышеуказанному адресу на имя ученого секретаря диссертационного совета.Ученый секретарьдиссертационного совета,доктор физ.-мат. наук, доцентГрац Ю.В.Общая характеристика работыАктуальность работы.В настоящее время исследование нейтринных процессов в сильном магнитном поле и плотной горячей плазме — одно из интенсивно развиваемыхразделов космофизики.
Интерес к данной тематике, в частности, связан счисленным расчетом асимметричного взрыва сверхновой с коллапсом центральной части, прежде всего, в магниторотационной модели взрыва [1]. Вэтой модели напряженность магнитного поля в областях оболочки сверхновой с сильной магниторотационной неустойчивостью может достичь значенийB ∼ 1016 Гс за типичные времена в несколько секунд [2].Вследствие нарушения P -четности в процессах нейтринного излученияостатка взрыва с сильным магнитным полем, формирующемуся пульсаруможет быть передан существенный импульс вдоль вектора напряженностимагнитного поля.
Идея о связи асимметрии вылета нейтрино с аномальнобольшими скоростями пульсаров, высказанная в работе [3], интенсивно развивалась в различных аспектах в последующих исследованиях.Впервые импульс, переданный от нейтрино среде в β-процессах, был вычислен в работах [4, 5]. В дальнейшем была оценена передача импульса внейтрино-электронных и фото-нейтринных процессах рождения нейтриннойпары на ядрах и нуклонах среды. В частности, в работе [6] было отмечено,что переданный импульс при равных напряженностях магнитного поля зависит не только от типа нейтринной реакции, но и от химического состава,плотности и температуры среды.
Отметим, что в указанных выше работахучитывались лишь реакции излучения нейтрино, тогда как при вычисленииизбыточного импульса в плотной оболочке сверхновой с сильным магнитнымполем важно учесть и кроссинг–процессы поглощения нейтрино, что существенно уменьшает избыточный импульс. Более того, при учете реакций по3глощения нейтрино величина и направление этого импульса зависят не толькоот параметров среды, но и от параметров локальной функции распределениянейтрино, описывающей нейтринный поток. Таким образом, при вычисленииизбыточного импульса локальные значения температуры и химических потенциалов частиц среды должны определяться согласованно, с учетом интенсивности процессов переизлучения нейтрино.
Решение этой задачи важнодля моделирования магниторотационного взрыва сверхновой, поскольку позволяет корректно оценить как нейтринные динамические эффекты, так иих влияние на генерацию магнитного поля во внутренней плотной оболочкесверхновой [7].Другими астрофизическими объектами, у которых предполагается наличие сильного магнитного поля, являются две родственные по наблюдательным данным группы одиночных нейтронных звезд — источники мягких повторяющихся гамма-всплесков (Soft Gamma-ray Repeaters – SGR) и аномальные рентгеновские пульсары (Anomalous X-ray Pulsars – AXP).
Если считать,что основная потеря вращательного момента этих звезд происходит за счетмагнитодипольного излучения, то напряженность магнитного поля на их поверхности должна составлять B0 ∼ 1014 − 1015 Гс [8]. Для описания наблюдательных данных была предложена магнитарная модель [9], в рамках которой исследовались рентгеновское и гамма-излучение SGR как в "спокойном"состоянии [10], так и в период гигантских вспышек [11]. В гигантских вспышках SGR за типичные времена ∆t ∼ 100 сек излучается громадная энергия∆E ∼ 1044 − 1046 эрг [8].
Предполагается, что источник такой энергии –электрон–позитронная плазма (файербол), удерживаемая сильным магнитным полем звезды [11]. Доминирующие потери энергии этой горячей плазмы– потери на нейтринное излучение. Следовательно, требуется механизм, обеспечивающий подавление процессов нейтринного остывания. В роли такогомеханизма может выступать сильное магнитное поле, в присутствии кото4рого потери плазмы на нейтринное излучение существенно подавляются.
Детальный анализ нейтринного остывания файербола позволяет получить новоеограничение на напряженность магнитного поля магнитара.Происхождение космологических гамма–всплесков Gamma-Ray Burst(GRB) – одна из ключевых нерешенных проблем астрофизики. В последниегоды была обнаружена и интенсивно изучалась корреляция между сильноасимметричными взрывами группы сверхновых типа I b/c и GRB.
В связис этим, важна задача о вычислении эффективности преобразования энергииосновного нейтринного потока в энергию сильно сколлимированной плазмы,которая излучает GRB при последующем адиабатическом расширении в области своей прозрачности [12]. Эффективность порядка процента достаточнадля производства GRB со светимостью LGRB ∼ 1050 − 1051 эрг/сек. Другим потенциальным источником GRB может быть мощный нейтринный "ветер" с внутренней, наиболее горячей области аккреционного диска керровской черной дыры при "несостоявшемся" взрыве сверхновой [13]. Посколькуи оболочка сверхновой, и достаточно вязкий замагниченный диск керровскойчерной дыры могут обладать сильным магнитным полем с напряженностьюB & 1015 Гс [14], процессы ν → νγ, ν → νe+ e− не только открыты кинематически, но и могут быть существенным дополнительным источником производства плазмы.
В рамках магниторотационной модели взрыва сверхновой,те же процессы ν → νγ, ν → νe+ e− могут быть важными источниками нейтринного подогрева ударной волны. Для оценки эффективности подогревав этой задаче необходимо вычислить энергию и энтропию, приходящиеся нануклон среды фронта ударной волны.Таким образом, проблема исследования возможных эффектов, возникающих при излучении и поглощении нейтрино горячей сильно замагниченнойсредой, является актуальной.Цель диссертационной работы состоит в теоретическом исследова5нии нейтринных процессов в плотной горячей среде с учетом сильного магнитного поля и приложении полученных результатов к изучению физическихпроцессов в конкретных астрофизических объектах.В диссертации исследуются urca–процессы (первая глава) и рассеяниенейтрино на нуклонах (вторая глава) в условиях плотной горячей сильно замагниченной среды оболочки сверхновой, процессы аннигиляции электрон–позитронной пары в пару нейтрино и нейтринного синхротронного излученияэлектроном (позитроном) (четвертая глава), процессы рождения одиночнымнейтрино гамма–кванта и электрон–позитронной пары (пятая глава) в условиях горячей электрон–позитронной плазмы в магнитном поле.
Такие интегральные величины, как коэффициенты абсорбции и эмиссии нейтрино, вероятности распадов и скорости реакций, 4–импульс, переданный в реакцииэлементу объема среды в единицу времени, вычислялись с использованиемстандартных теоретико–полевых методов расчета во внешних полях.Детальный анализ этих интегральных величин позволяет изучить динамические эффекты, индуцированные взаимодействием нейтринного потока ссильно замагниченной средой оболочки сверхновой или коллапсара, а такжеполучить новую оценку на напряженность магнитного поля SGR.Научная новизна. В условиях плотной оболочки сверхновой с сильныммагнитным полем исследуются urca–процессы переизлучения электронныхнейтрино (антинейтрино). Впервые вычислены коэффициенты абсорбции иэмиссии (анти)нейтрино как для умеренно релятивистской, так и для ультрарелятивистской электрон–позитронной компоненты среды.
Характеристики
Тип файла PDF
PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.
Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
