Диссертация (1104029), страница 12
Текст из файла (страница 12)
O0 - центр круговой орбиты нейтрино. Вектор угловой частоты вращения звезды ωнаправлен на наблюдателя.Отметим, что, поскольку электрический и “слабый” миллизаряды нейтрино иантинейтрино отличаются знаком (смотри конец параграфа 3.4), то нейтрино иантинейтрино будут откланяться в разные стороны. Нейтрино будут откланяться в направлении вращения частиц среды, а антинейтрино - навстречу вращению.
Как результат, поток нейтрино будет приводить к замедлению вращениязвезды, в то время как поток антинейтрино увеличивает скорость вращения77звезды. Более детальному изучению данного явления посвящен параграф 4.4.Оценим угол смещения вектора скорости нейтрино при движении нейтриноиз центра звезды к поверхности. Пусть в начальный момент времени векторскорости нейтрино имеет вид βt=0 = β(sin θ0 , 0, cos θ0 ). Тогда в момент вылета нейтрино с поверхности нейтронной звезды согласно (4.24) скорость будетописываться вектором βt=RS = β(cos ΩRS sin θ0 , sin ΩRS sin θ0 , cos θ0 ).
Из скалярного произведения векторов βt=0 и βt=RS легко определить угол δϕ междуними, который в силу его малости может быть представлен в видеδϕ 'RSsin θ0 .R(4.25)В частности, нейтрино с энергией E ∼ 107 эВ, движущиеся в плоскости, перпендикулярной оси вращения звезды (sin θ = 1), отклонятся от своего первоначального направления распространения на угол δϕ ∼ 10−7 . Данная оценкаполучена для стандартных параметров нейтронной звезды, определяющих соотношения (4.16) и (4.17).Не смотря на малость отклонения миллизаряженного нейтрино от прямолинейного распространения во вращающейся замагниченной среде (4.25) данныйэффект обладает важными астрофизическими следствиями.
Благодаря значительной удаленности астрофизических источников нейтринного излучения отЗемли предсказанный эффект напрямую влияет на возможность наблюдениянейтринного сигнала. В частности, в настоящее время ведутся активные поискипотенциальных астрофизических источников нейтрино (сверхновые, активныеядра галактик, гамма-всплески и другие) по соответствующим наблюдениям ихсветовых сигналов. Идея заключается в том, что фотоны и нейтрино, излучаемые источниками, распространяются напрямую от источника до Земли и могутнаблюдаться в экспериментальных установках. Однако, на текущий момент ниодно из оптических наблюдений потенциальных астрофизических источниковнейтрино не сопровождалось наблюдением нейтринного сигнала, а полученолишь ограничение на возможный поток нейтрино от данных источников [39].Предсказанный эффект отклонения миллизаряженных нейтрино от прямолинейного распространения во вращающейся замагниченной среде может бытьиспользован для объяснения отсутствия нейтринного сигнала от астрофизических источников оптического сигнала.
Действительно, если предположить, чтопотоки нейтрино и фотонов, излучаемые источниками, были изначально колли-78мированны, то по мере прохождения сквозь материю источника поток нейтриноотклонится на угол (4.25) от направления распространения потока фотонов, который движется прямолинейно. При нахождении астрофизического источникана расстоянии L от Земли это приведет к расхождению нейтринного и оптического сигналов на расстояниеδL ' Lδϕ.(4.26)Например, диаметр нашей Галактики, в которой находится Земля, Солнечная система и огромное количество звезд (∼ 1011 ) составляет около 30000 парсек.
Нейтрино, излучаемые астрофизическими источниками, находящимися нарасстоянии около 50 парсек, отклонятся от соответствующего пучка фотонов нарасстояние, равное расстоянию между Солнцем и Землей. Данная оценка получена для нейтрино, распространяющихся в плоскости, перпендикулярной осивращения источника (sin θ0 = 1), и для стандартных параметров нейтроннойзвезды, определяющих соотношения (4.16) и (4.17). Для более удаленных источников расхождение сигналов будет еще более значительным. Отметим, что,поскольку вклады электромагнитных (4.16) и слабых взаимодействий (4.17)совпадают по порядку величины, то данная оценка будет иметь место такжеи для нейтрино с нулевым миллизарядом, когда эффект возникает только благодаря слабым взаимодействиям нейтрино с частицами вращающейся среды.Таким образом, предсказанное явление отклонения миллизаряженных нейтрино от прямолинейного распространения во вращающейся замагниченнойсреде может объяснить современные экспериментальные данные по поиску новых астрофизических источников нейтрино [39].4.3Свет миллизаряженного нейтриноЭффективная сила Лоренца (4.14), действующая на миллизаряженное нейтрино во вращающейся замагниченной среде, является причиной ускорениянейтрино.
Учитывая, что нейтрино обладает миллизарядом, возникает возможность нового явления электромагнитного излучения нейтрино. Отметим, что вработах [126, 127, 147–149] был предложен и описан новый механизм электромагнитного излучения нейтрино в среде и магнитном поле за счет аномальногомагнитного момента нейтрино (“спиновый свет нейтрино”).В нашем случае в рамках квазиклассической теории электромагнитное излу-79чение нейтрино может возникнуть за счет ускоренного движения миллизаряданейтрино во вращающейся замагниченной среде.
Данный новый механизм электромагнитного излучения нейтрино получил название “свет миллизаряженногонейтрино”. Следует отметить, что предложенный механизм возможен также ив отсутствии магнитного поля, когда ускорение нейтрино возникает только засчет слабых взаимодействий нейтрино с частицами вращающейся среды. Поэтому свет миллизаряженного нейтрино на качественном уровне отличается отизвестного явления синхротронного излучения и является новым явлением.Классическое описание электромагнитного излучения ускоренного зарядабыло выполнено Д.
Швингером в фундаментальной работе [150], где была определена интенсивность излучения2q02 γ 4 222I=β̇ + γ (β β̇) .3(4.27)Учитывая, что в общем случае [17] релятивистская связь силы F и скоростинейтрино β имеет вид2F = mγ β̇ + γ (β β̇)β ,(4.28)а также принимая во внимание формулы (4.10), (4.11), (4.14) и (4.15), можноопределить интенсивность света миллизаряженного нейтрино.В частности, оценим интенсивности излучения за счет эффективных магнитных (4.10) и электрических (4.11) полей.
Эффективное электрическое полев отсутствии классического электрического поля возникает только за счет ненулевого градиента плотности среды, что даетEILCν=2q02(G∇n)2 .23m(4.29)Эффективное магнитное поле возникает как за счет электромагнитного взаимодействия миллизаряда нейтрино с внешним магнитным полем, так и за счетслабых взаимодействий нейтрино с частицами вращающейся среды и даетBILCν2q02=(q0 B − 2Gnω)2 γ 2 .23m(4.30)Численные оценки полученных выражений даже в случае экстремальныхвнешних условий, характерных для астрофизики (сверхплотная быстровращающаяся материя и сверхсильные магнитные поля), вместе с современными огра-80ничениями на миллизаряд нейтрино дают пренебрежимо малую интенсивностьсвета миллизаряженного нейтрино.Однако, в ряде работ [13, 114–116] было показано, что в астрофизическихусловиях в присутствии сверхплотной плазмы у нейтрино может возникнутьиндуцированный электрический заряд, который значительно превышает все современные экспериментальные ограничения на миллизаряд нейтрино.
Учитывая также факт обнаружения нейтрино сверхвысоких энергий внеземного происхождения в эксперименте IceCube [40], новый предложенный механизм электромагнитного излучения нейтрино представляет астрофизический интерес иможет стать в определенных условиях источником наблюдаемых эффектов.4.4Нейтринный механизм вращения звездЭффективная сила Лоренца (4.14) приводит к качественному изменениюдвижения миллизаряженного нейтрино во вращающейся замагниченной среде.В частности, в параграфе 4.2 предсказаны эффекты удержания низкоэнергетических (до 1 эВ) нейтрино на круговых орбитах внутри материи среды и пространственного разделения нейтрино более высоких энергий по типу и энергиямнейтрино после прохождения сквозь материю среды.
На основе силы Лоренца,действующей со стороны среды на нейтрино, в предыдущем параграфе также предсказан новый механизм электромагнитного излучения нейтрино (светмиллизаряженного нейтрино).Теперь рассмотрим возможное влияние потока нейтрино, распространяющегося внутри плотных вращающихся замагниченных астрофизических объектов,на динамику вращения данных объектов.
В частности, рассмотрим влияниенейтрино на динамику вращения нейтронных звезд. При этом, будем рассматривать модель нейтронной звезды, описанной в начале параграфа 4.2.Учитывая однородность материи звезды, ненулевой будет являться толькоэффективная магнитная компонента (4.19) эффективной силы Лоренца, которая перпендикулярна как скорости нейтрино β, так и третьей оси координатez . Ее действие со стороны потока нейтрино на материю звезды приведет к изменению скорости вращения звезды. Данный эффект уже был анонсирован впредыдущем параграфе.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
