Диссертация (1150860), страница 13
Текст из файла (страница 13)
Ìû òàêæå ìîæåì ïóòåì âûáîðà êîîðäèíàò ïåðåéòè ê ñèñòåìå îòñ÷åòà, â êîòîðîé ó ðàñïàäàþùåãîñÿ ýëåêòðîíà íåáóäåò ïîïåðå÷íûõ êîìïîíåíò èìïóëüñà (âåäü ñîêðàùåííûé âàðèàíò Ëîðåíö ñèììåòðèè O(1, 2) îñòàåòñÿ íà ãèïåðïëîñêîñòè (0, 2, 3)).  òàêîì ñëó÷àå âîçìîæåíðàñïàä ýëåêòðîíà ñ ïîïåðå÷íîé ìàññîé m+ è èìïóëüñîì pµ â ýëåêòðîí ñ ïîïåðå÷íîé ìàññîé m− è èìïóëüñîì qµ è â ôîòîí ñ èìïóëüñîì kµ è ïîïåðå÷íîé ìàññîémγ =√k12 + m2⋆ + ζ 2 /4 ± ζ/2.
Çàêîíû ñîõðàíåíèÿ â äàííîì ñëó÷àå ïðèâîäÿò êñëåäóþùèì âûðàæåíèÿì,√√√222b +p1 + m = q⊥ + ( q12 + m2 − b)2 +√√+k2⊥ + ( k12 + m2⋆ + ε2 ζ 2 /4 + εζ/2)2 ;p1 = q1 + k1 ;q⊥ = −k⊥ ,(4.38)ãäå ε = 0, ±1 äëÿ ôîòîííûõ ïðîäîëüíîé è äâóõ ïîïåðå÷íûõ ïîëÿðèçàöèé.Äëÿ íàõîæäåíèÿ ïîðîãà ïðîöåññà, â êîòîðîì ýëåêòðîíû ìîãóò èçëó÷àòü ôîòîí, äëÿ ïðîñòîòû ðàññìîòðèì ÷èñòî êîëëèíåàðíûé ðàñïàä, êîãäà q⊥ = −k⊥ =0. Ïðè ýòîì,√√√22b + p1 + m2 = q1 + m2 − b + k12 + m2⋆ + ε2 ζ 2 /4 + εζ/2.(4.39)Áîëåå òîãî, ðàññìîòðèì ñèñòåìó îòñ÷åòà, â êîòîðîé ýëåêòðîí ïîêîèòñÿ (p1 = 0),90òîãäà√+ m2 +2b + m − εζ/2 =√> m + m2⋆ + ε2 ζ 2 /4,q12√q12 + m2⋆ + ε2 ζ 2 /4 >(4.40)îòêóäà ìîæíî âûâåñòè íåîáõîäèìûå íåðàâåíñòâà äëÿ ïðîöåññà èçëó÷åíèÿ ôîòîíà ðàçëè÷íûõ ïîëÿðèçàöèé2b ≥ m⋆√ζ+ ε = +1 2b 1 − 2b≥ m⋆√ζ− ε = −1 2b 1 + 2b≥ m⋆Lε=0(4.41)Ïðè î÷åíü âûñîêèõ òåìïåðàòóðàõ è ïëîòíîñòÿõ (è çíà÷åíèÿõ õèìè÷åñêîãî ïîòåíöèàëà µ) ýôôåêòèâíàÿ ìàññà ôîòîíà [103] ïîäàâëÿåò ïåðåõîä `+' ýëåêòðîíîââ `-' â ñðåäå ñ íàðóøåííîé ÷åòíîñòüþ.Ïåðåõîä ôåðìèîíîâ èç îäíîãî âèäà â äðóãîé ÷åðåç èñïóñêàíèå ôîòîíà ìîæåò ÿâëÿòüñÿ ïðîöåññîì ïîääåðæàíèÿ ðàâíîâåñèÿ õèìè÷åñêîãî ïîòåíöèàëà ìåæäó óðîâíÿìè Ôåðìè, ïðèâîäÿ ê èçáûòêó `-' ôåðìèîíîâ â ñèñòåìå.
Êàê ìû âèäåëè, âîçìîæíîñòü è èíòåíñèâíîñòü îïèñûâàåìîãî ïðîöåññà î÷åíü ñèëüíî çàâèñèòîò ñîîòíîøåíèÿ òðåõ ïàðàìåòðîâ b, ζ è m⋆ . Åñëè èç-çà âåëè÷èíû ýôôåêòèâíîéìàññû ôîòîíà ïåðåõîä îêàçûâàåòñÿ íåâîçìîæíûì, â çâåçäå áóäóò îäíîâðåìåííîñóùåñòâîâàòü äâà ìîðÿ Ôåðìè.Ñëåäóåò îáðàòèòü âíèìàíèå íà òî, ÷òî õîòü â âàêóóìå âñå `+' ýëåêòðîíûðàñïàëèñü áû íà `-', â ñëó÷àå çâåçäû òàêèå ïåðåõîäû âîçìîæíû òîëüêî äëÿ îãðàíè÷åííîãî ÷èñëà ôåðìèîíîâ, ïîñêîëüêó äëÿ îñòàëüíûõ ôåðìèîíîâ íå îñòàíåòñÿáîëåå íèçêèõ íå çàíÿòûõ ýíåðãåòè÷åñêèõ óðîâíåé.
Òàêèì îáðàçîì, âëèÿíèå äàííîãî ýôôåêòà íà ìåõàíèçì îñòûâàíèÿ çâåçäû äîëæíî áûòü ñîâñåì íåáîëüøèì,õîòÿ âíåçàïíûé âûáðîñ ôîòîíîâ, êîòîðûé ìîæåò âîçíèêíóòü ïðè ïåðåõîäå ëåïòîíîâ èç îäíîãî ñîñòîÿíèÿ â äðóãîå, ìîæåò áûòü íàáëþäàåìûì ñèãíàëîì. Íàáëþäàåìîñòü äàííîãî ïðîöåññà çàâèñèò îò ïðîçðà÷íîñòè âíåøíèõ ñëîåâ çâåçäûäëÿ èñõîäÿùèõ ôîòîíîâ. Åñëè æå âíåøíèå ñëîè íåïðîçðà÷íû, òî îïèñûâàåìûåïðîöåññû áóäóò ëèøü íåìíîãî ïîäîãðåâàòü âíóòðåííèå îáëàñòè çâåçäû.914.5. Ïðèìåíåíèå ðåçóëüòàòîâ ê ðåàëüíûì ôèçè÷åñêèìîáúåêòàì äàííîì ðàçäåëå ìû îáñóäèëè íåñêîëüêî èíòåðåñíûõ ýôôåêòîâ, âîçìîæíûõ â îáëàñòè ñ íåíóëåâûì ãðàäèåíòîì ïñåâäîñêàëÿðíîãî êîíäåíñàòà.
Âîçìîæíîñòü ïðèìåíåíèÿ ïîëó÷åííûõ ðåçóëüòàòîâ äëÿ îïèñàíèÿ ðåàëüíûõ ôèçè÷åñêèõñèñòåì, òàêèõ êàê êîìïàêòíûå çâåçäû, çàâèñèò îò ðÿäà óñëîâèé è ïàðàìåòðîâ.Íåêîòîðûå èç íèõ ìîæíî ïîëó÷èòü èç îáùèõ ñîîáðàæåíèé, äðóãèå æå çàâèñÿòîò êîíêðåòíîãî ñòðîåíèÿ àñòðîôèçè÷åñêèõ îáúåêòîâ.Ïðåæäå âñåãî, èìååò ñìûñë ïîíÿòü ïîðÿäîê âåëè÷èí b è ζ , êîòîðûå èñïîëüçîâàëèñü â íàøèõ ðàññóæäåíèÿõ.
Òåîðåòè÷åñêè, àêñèîííûé êîíäåíñàò, ñîîòâåòñòâóþùèé àêñèîííîé òåîðèè Ïå÷÷åé-Êâèíí, âçàèìîäåéñòâóåò ñ ýëåêòðîíàìè ñêîíñòàíòîé âçàèìîäåéñòâèÿ ïîðÿäêà ye ×⟨∂x a(x)⟩,faãäå ye ñîîòâåòñòâóþùèé ïàðàìåòð Þêàâñêîãî âçàèìîäåéñòâèÿ, fa êîíñòàíòà àêñèîííîãî ðàñïàäà, à ñêîáêè⟨· · · ⟩ îçíà÷àþò óñðåäíåíèå ïî êîíå÷íîé îáëàñòè êîíäåíñàòà. a(x) ïðè ýòîì ïåðåìåííîå àêñèîííîå ïîëå. Äëÿ íåéòðîíîâ îáñóæäàåìîå âçàèìîäåéñòâèå áóäåòóñèëåíî ôàêòîðîì mn /me ≃ 20 ÷ 30.
Îñíîâíàÿ íåèçâåñòíàÿ âåëè÷èíà â äàííîìâçàèìîäåéñòâèè ⟨∂x a(x)⟩. Ýòà âåëè÷èíà òàêæå îïðåäåëÿåò ïàðàìåòð ζ .Ïèîííûé êîíäåíñàò ìîæåò ïîâëèÿòü íà ýëåêòðîíû ÷åðåç âçàèìîäåéñòâèå,ñâÿçàííîå ñ ðàñïàäîì π → e+ e− [58] â 10−3 ðàç áîëåå ñëàáîå, ÷åì ñ ôîòîíàìè. ×òî êàñàåòñÿ íåéòðîíîâ, âëèÿíèå ïåðåìåííîãî ïèîííîãî êîíäåíñàòà íà íåãîáóäåò çíà÷èòåëüíî áîëüøå,b ≃ gπN N⟨∂x π(x)⟩.fπ(4.42)Ïîýòîìó b äîëæíî áûòü áîëüøå äëÿ ïðîöåññîâ ñ íåéòðîíàìè.Äëÿ âûðîæäåííûõ ýëåêòðîíîâ îöåíêè ýíåðãèè Ôåðìè â áåëûõ êàðëèêàõäàþò 0.10 ÌýÂ, à äëÿ òèïè÷íîé íåéòðîííîé çâåçäû - 50 ÌýÂ.  îáîèõ ñëó÷àÿõ, ϵF << m è ñîîòâåòñòâåííî, íåðåëÿòèâèñòñêîå ïðèáëèæåíèå, êîòîðûì ìûïîëüçîâàëèñü, êîððåêòíî.92Åùå ðàç ñëåäóåò îáðàòèòü âíèìàíèå íà ðàñùåïëåíèå ìîðÿ Ôåðìè íà äâàîòäåëüíûõ íàáîðà, ñîîòâåòñòâóþùèõ ðàçëè÷íûì ¾òèïàì¿ ôåðìèîíîâ, äëÿ êîòîðûõ âûïîëíÿþòñÿ ðàçëè÷íûå äèñïåðñèîííûå ñîîòíîøåíèÿ.
 íåðåëÿòèâèñòñêîì ïðåäåëå äâà óðîâíÿ Ôåðìè äîëæíû áûòü ðàçäåëåíû ýíåðãèåé â 2b. Ïðèáîëüøîì ãðàâèòàöèîííîì äàâëåíèè äâà óðîâíÿ áóäóò ñòðåìèòüñÿ ïåðåéòè â ñîñòîÿíèå ðàâíîâåñèÿ, ïðè ýòîì ïðîèçîéäåò èçëó÷åíèå ôîòîíîâ ñ õàðàêòåðíîé÷àñòîòîé ∼ b.Âîçìîæíûå ïîñëåäñòâèÿ ýôôåêòà îòðàæåíèÿ îò ãðàíèö äëÿ ôîòîíîâ îöåíèòü ñëîæíåå. Èçëó÷åíèå, èñõîäÿùåå èç âíóòðåííèõ ñëîåâ çâåçäû, î÷åíü äîëãîäîáèðàåòñÿ äî ïîâåðõíîñòè. Ê ïðèìåðó, äëÿ Ñîëíöà âðåìåííîé ìàñøòàá äèôôóçèè ñîñòàâëÿåò ∼ 105 ëåò [105]. Íåéòðîííûå çâåçäû ãîðàçäî áîëåå ïëîòíûåîáúåêòû, ÷åì Ñîëíöå (ρ ∼ ρ0 ), òàê ÷òî äëèíà ñâîáîäíîãî ïðîáåãà ôîòîíà î÷åíüìàëà (îïèñàíèå ñòðîåíèÿ íåéòðîííûõ çâåçä ìîæåò áûòü íàéäåíî â [106]).
Ïðèíÿòî ñ÷èòàòü, ÷òî ïîñëå íà÷àëüíîé ñòàäèè îñòûâàíèÿ, â êîòîðîé äîìèíèðóþùóþ ðîëü èãðàåò èçëó÷åíèå íåéòðèíî, â òå÷åíèå áîëüøåé ÷àñòè âðåìåíè æèçíèçâåçäû òåïëîîáìåí ïðîèñõîäèò çà ñ÷åò òåïëîâîé äèôôóçèè âûðîæäåííîãî íåéòðîííîãî ãàçà, à ðàäèàöèîííîå îõëàæäåíèå ìîæåò áûòü ýôôåêòèâíî òîëüêî âîâíåøíèõ ñëîÿõ çâåçäû (êîðà è àòìîñôåðà).
Âíóòðåííÿÿ òåìïåðàòóðà ïî÷òè ïîñòîÿííà áëàãîäàðÿ âûñîêîé òåïëîïðîâîäíîñòè íåéòðîíîâ, âîçíèêàþùåé èç-çà èõáîëüøîé äëèíû ñâîáîäíîãî ïðîáåãà, êîòîðàÿ, â ñâîþ î÷åðåäü, ÿâëÿåòñÿ ñëåäñòâèåì ñâîéñòâ âûðîæäåííîãî ãàçà Ôåðìè. Ñêîðîñòü îñòûâàíèÿ íåéòðîííûõ çâåçäçàâèñèò â áîëüøîé ñòåïåíè îò ïðîçðà÷íîñòè âíåøíèõ ñëîåâ [106].
Ñëåäîâàòåëüíî, ìåõàíèçìû îïèñûâàåìûå â äàííîé ãëàâå ìîãóò âëèÿòü íà îñòûâàíèå çâåçäû,åñëè ãðàäèåíò ïñåâäîñêàëÿðíîãî êîíäåíñàòà áóäåò ðàñïîëàãàòüñÿ íåäàëåêî îòêîðû çâåçäû. Âñå íàøè ðàññóæäåíèÿ, êîíå÷íî, áàçèðóþòñÿ íà ïðàâèëüíîñòèïðåäñòàâëåíèÿ ñòàíäàðòíîãî ìåõàíèçìà îñòûâàíèÿ ïîäîáíûõ çâåçä.Áåëûå êàðëèêè èìåþò â ñâîåì ñîñòàâå âûðîæäåííûé ðåëÿòèâèñòñêèé ýëåêòðîííûé ãàç, è èõ ìåõàíèçì îñòûâàíèÿ â êâàçè-ñòàáèëüíîì ñîñòîÿíèè ïîõîæ íàîáñóæäàåìûé âûøå [107].
Ýëåêòðîí-ýëåêòðîííîå âçàèìîäåéñòâèå íå èãðàåò â93äàííîì ñëó÷àå âàæíåéøåé ðîëè ïî òåì æå ïðè÷èíàì, ÷òî è äëÿ íåéòðîíîââ ñëó÷àå íåéòðîííîé çâåçäû, è òåïëîîáìåí ïðîèñõîäèò, â îñíîâíîì, çà ñ÷åòýëåêòðîí-èîííûõ âçàèìîäåéñòâèé (èîíû â äàííîì ñëó÷àå ïîä÷èíÿþòñÿ êëàññè÷åñêîé ôèçèêå, ïîñêîëüêó òåìïåðàòóðà ìåíüøå èõ õèìè÷åñêîãî ïîòåíöèàëà). Áîëåå òîãî, íàèáîëüøåå êîëè÷åñòâà òåïëà, ïåðåäàâàåìîãî âíóòðè áåëûõêàðëèêîâ, ïåðåíîñèòñÿ ïîëîæèòåëüíûìè èîíàìè (â êëàññè÷åñêîé òåðìîäèíàìèêå äëÿ èîíîâ CVi ∼32 Ni ,òîãäà êàê äëÿ âûðîæäåííîãî ýëåêòðîííîãî ãàçàCVe ∼ Ne T /ϵF ≪ CVi ). Ôîòîíû ñ ýíåðãèÿìè ïîðÿäêà íåñêîëüêèõ Êý ñëàáî âçàèìîäåéñòâóþò ñ ýëåêòðîíàìè èç-çà èõ âûðîæäåííîñòè, ýíåðãèÿ Ôåðìè äëÿ íèõïîðÿäêà 0.10 − 0.20 ÌýÂ, íî îíè ìîãóò áåñïðåïÿòñòâåííî âçàèìîäåéñòâîâàòüñ èîíàìè, è ðàäèàöèîííîå îõëàæäåíèå èìååò áîëüøîå çíà÷åíèå äëÿ âíåøíèõñëîåâ çâåçäû. ëþáîì ñëó÷àå, îïèñûâàåìûå ïðîöåññû, ñâÿçàííûå ñ ôîòîíàìè, ðàáîòàþòíà çàìåäëåíèå ïðîöåññà îñòûâàíèÿ.
Ìû òàêæå âûÿâèëè ïîäîáíûå ýôôåêòû äëÿôåðìèîíîâ, íî èç-çà ôåðìèîííîé ìàññû îíè äîëæíû áûòü íåçíà÷èòåëüíûìè.4.6. Ïîèñê íàðóøåíèÿ ÷åòíîñòè â êîñìè÷åñêèõ ëó÷àõÂî ââåäåíèè îáñóæäàëñÿ ðÿä ýêñïåðèìåíòîâ: AMS-2, PAMELA, Fermi-LAT,ðåçóëüòàòû êîòîðûõ ãîâîðèëè îá àíîìàëüíîì êîëè÷åñòâå âûñîêîýíåðãåòè÷íûõïîçèòðîíîâ â êîñìè÷åñêèõ ëó÷àõ. Íåñìîòðÿ íà òî, ÷òî ýòè ðåçóëüòàòû ìîãóòáûòü îáúÿñíåíû àñòðîôèçè÷åñêèìè ïðîöåññàìè (íàïðèìåð, ñì.[12]), âîçìîæíîñòü àíîìàëüíîãî âûõîäà ïîçèòðîíîâ áëàãîäàðÿ íåêîé íîâîé ôèçèêå ïðåäñòàâëÿåòñÿ î÷åíü èíòåðåñíîé. Äðóãîé çàõâàòûâàþùèé ðåçóëüòàò áûë îïóáëèêîâàí â[108].
Àâòîðû àíàëèçèðóþò ðàñïðåäåëåíèå âûñîêîýíåðãåòè÷íûõ ôîòîíîâ â êîñìè÷åñêèõ ëó÷àõ è, äåëàÿ ïðåäïîëîæåíèå î ïðèðîäå èñòî÷íèêîâ, îíè ïîëó÷àþòñèãíàë íàðóøåíèÿ ÷åòíîñòè â ìåæãàëàêòè÷åñêèõ îáëàñòÿõ.Öåëü äàííîãî ðàçäåëà îïèñàòü ìîäåëü, êîòîðàÿ ìîæåò äàòü îáúÿñíåíèÿýêñïåðèìåíòàëüíûõ äàííûõ, óïîìÿíóòûõ âûøå.944.6.1.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
