Диссертация (1150860), страница 14
Текст из файла (страница 14)
Òåîðåòè÷åñêàÿ ìîäåëü è ãðàíè÷íûå ýôôåêòûÅñëè ñ÷èòàòü, ÷òî ïðèõîäÿùèå ñèãíàëû [108] äåéñòâèòåëüíî îò áëàçàðîâ,ðàñïîëîæåííûõ â öåíòðàõ ãàëàêòèê, òîãäà åñòü âåðîÿòíîñòü, ÷òî ïîäîáíûé èñòî÷íèê ìîæåò áûòü îêðóæåí ñôåðè÷åñêè ñèììåòðè÷íûì àêñèîííûì ôîíîìa(r, t). Ìû ïðåäïîëîæèì, ÷òî âðåìåííàÿ çàâèñèìîñòü ýòîãî ôîíà íå âàæíà,ïîñêîëüêó ìîãóò ïðîÿâëÿòüñÿ ëèøü îñöèëëÿöèè àêñèîííîãî ïîëÿ, ïîýòîìó ìûðàññìîòðèì óìåíüøàþùèéñÿ a(r) ïî ìåðå óäàëåíèÿ îò èñòî÷íèêà.Êàæåòñÿ åñòåñòâåííûì ðàññìîòðåòü ìîäåëü, ãäå â íåêîòîðîé îáëàñòè íàáëþäàåòñÿ ëèíåéíàÿ çàâèñèìîñòü a(r), ïåðåõîäÿùàÿ â êîíñòàíòó íà íåêîòîðîìðàäèóñå R. Âäàëåêå îò öåíòðà ãàëàêòèêè ìû íå íàáëþäàåì ïîäîáíîãî ôîíà.À åñëè ìû ñ÷èòàåì, ÷òî â îêðåñòíîñòè áëàçàðà åñòü ïîäîáíûé êîíäåíñàò, îíäîëæåí óáûâàòü è èñ÷åçàòü â êàêîé-òî ìîìåíò è ìîæåò áûòü îïèñàí íàøåéìîäåëüþ.
 ýòîé ìîäåëè ìû ñòàëêèâàåìñÿ ñ íåêîòîðûìè ïðîöåññàìè, êîòîðûåìîãóò ïîâëèÿòü íà êèðàëüíîñòü èñõîäÿùèõ ÷àñòèö.Òàêîãî ðîäà çàâèñèìîñòü a(r) ìîæåò èìåòü ìåñòî íà ïåðèôåðèè ãàëàêòèêèèëè íåäàëåêî îò öåíòðà.  ëþáîì ñëó÷àå, äëÿ îáëàñòè, ãäå âåëè÷èíà ôîíîâîãîïîëÿ ïàäàåò, ìû ìîæåì íàïèñàòü ëàãðàíæèàí, îïèñûâàþùèé ïîâåäåíèå ôîòîíîâ â âèäå (4.1). Ðàíåå â äàííîé ãëàâå ìû íàøëè êîýôôèöèåíò ïðîõîæäåíèÿ T,îïèñûâàþùèé äîëþ ôîòîíîâ, êîòîðûå ïðîíèêàþò ÷åðåç ãðàíèöó.
×òîáû ïîíÿòü,êàê çàâèñèìîñòü àêñèîííîãî ïîëÿ îò ðàññòîÿíèÿ äî èñòî÷íèêà ìîæåò âëèÿòü íàêèðàëüíîñòü èñõîäÿùèõ ôîòîíîâ, ðàññìîòðèì âåëè÷èíó,√√√ωω−1(+1+ζζ)T+ (ω, ζ)ω√√=√F( ) = −ωωωζT (ω, ζ)ζ + 1(ζ −1+ζ)ωζ(4.43)Êàê âèäíî èç Ðèñ. 4.7, äëÿ ω ≫ ζ íåò áîëüøîé ðàçíèöû ìåæäó äâóìÿ ïîëÿðèçàöèÿìè, íî åñëè ω ñðàâíèìà ñ ζ , ôîòîíîâ ñ îòðèöàòåëüíîé êèðàëüíîñòüþáóäåò áîëüøå. Íàêîíåö, äëÿ ω < ζ òîëüêî îòðèöàòåëüíàÿ êèðàëüíîñòü ìîæåòðàñïðîñòðàíÿòñÿ â ðàññìàòðèâàåìîì íàìè êëàññè÷åñêîì ôîíîâîì ïîëå, ïîýòîìóîòíîøåíèå ðàâíî íóëþ â ýòîé îáëàñòè.95Ðèñ. 4.7. Îòíîøåíèå ìåæäó äâóìÿ êîýôôèöèåíòàìè ïðîõîæäåíèÿ, ñîîòâåòñòâóþùèìè ðàçëè÷íûì ïîëÿðèçàöèÿì.
Çàâèñèìîñòü îò ω äåìîíñòðèðóåò ðàäèêàëüíóþ ðàçíèöó â ïîâåäåíèèôîòîíîâ äëÿ ± ïîëÿðèçàöèéÅñëè ðàññóæäàòü î íàáëþäàåìûõ âåëè÷èíàõ, ìîæíî ñêàçàòü, ÷òî ïðè ζïîðÿäêà 10−103 GeV , ÷òî îçíà÷àåò î÷åíü áîëüøîé ãðàäèåíò, èñ÷åçíîâåíèå ýòîãîãðàäèåíòà ñèëüíî ïîâëèÿåò íà èñõîäÿùèå ðåíòãåíîâñêèå ôîòîíû.4.6.2. Ðàñïàä ôîòîíàÒåïåðü îáñóäèì äðóãîå âàæíîå ÿâëåíèå, ñïîñîáíîå âíåñòè âêëàä â ïîòîêèñõîäÿùèõ ÷àñòèö, à èìåííî, âîçìîæíîñòü ôîòîííîãî ðàñïàäà â ñðåäå ñ íàðóøåííîé ÷åòíîñòüþ [109].Áûëî ïîêàçàíî, ÷òî òîëüêî ôîòîíû ñ ïîëîæèòåëüíîé ïîëÿðèçàöèåé ìîãóòðàñïàñòüñÿ íà ïàðó e+ e− . Ýòîò ïðîöåññ òàêæå äîëæåí ïîäàâëÿòü êîëè÷åñòâî èñõîäÿùèõ ôîòîíîâ ñ ïîëîæèòåëüíîé êèðàëüíîñòüþ. Ìû ïðèâåäåì çäåñü íåêîòîðûå âû÷èñëåíèÿ äëÿ ïîíèìàíèÿ êîëè÷åñòâåííîãî ýôôåêòà ïîäîáíîãî ðàñïàäà.Íàïîìíèì, ÷òî ïîëíàÿ øèðèíà ðàñïàäà âûñîêîýíåðãåòè÷íîãî ôîòîíà ñ ïîëîæèòåëüíîé ïîëÿðèçàöèåé [16],Γ+ ≃αζ3(4.44)Ïðåäïîëîæèì, ÷òî ïîòîê ôîòîíîâ îò èñòî÷íèêà ðàâåí N0 (ω).
Ïîñëå ðàñïðîñòðàíåíèÿ ôîòîíîâ ñ ïîëîæèòåëüíîé ïîëÿðèçàöèåé â îáëàñòè ñ íàðóøåííîé96÷åòíîñòüþ, èõ êîëè÷åñòâî äîëæíî óìåíüøèòüñÿ,N (t, w) = N0 e−ãäå γ =11−v 2Γ+ tγ(4.45),îáîçíà÷àåò ëîðåíö-ôàêòîð ÷àñòèöû. Ãðóïïîâàÿ ñêîðîñòü çàïèñûâàåòñÿ êàê,dωv==dk√ω 2 − ζω;ω − 21 ζ(4.46)ñîîòâåòñòâåííî, ëîðåíö-ôàêòîð ìîæíî çàïèñàòü â âèäå,γ=√12ω − ζ=.ζ1 − v2(4.47)È ìû íàõîäèì,2t·αζ− 3(2ω−ζ)N (t, ω) = N0 e.(4.48)Ïîëîæèì ω ∼ T eV . ×òîáû ïîëó÷èòü êàêîé-íèáóäü ðåçóëüòàò, ìû äîëæíûñäåëàòü ïðåäïîëîæåíèÿ î âðåìåíè t, ìû âûáåðåì åãî t ∼ 10−8 ñ ëèøü äëÿ òîãî,÷òîáû ìàñøòàá áûë ∼ 1ì.
Ïðè ýòèõ çíà÷åíèÿõ è ïðåäïîëîæåíèÿõ ìû ìîæåìïîñòðîèòü çàâèñèìîñòü N îò ×åðí-Ñàéìîíîâñêîãî âåêòîðà ζ .Ðèñ. 4.8. Îòíîøåíèå ìåæäó êîíå÷íûì êîëè÷åñòâîì ÷àñòèö, ïðîøåäøèõ ÷åðåç ñðåäó ñ íàðóøåííîé ÷åòíîñòüþ, è èçíà÷àëüíûì êîëè÷åñòâîì.Âàæíî ïîìíèòü, ÷òî ó îïèñûâàåìîãî ðàñïàäà åñòü ïîðîã,ω≃m2e,ζ(4.49)97êîòîðûé ïðè íàøèõ âåëè÷èíàõ îçíà÷àåò, ÷òî ζ äîëæíà áûòü áîëüøå ∼ 1eV .
ÍàÐèñ. 4.8 ìîæíî óâèäåòü, ÷òî â íàøèõ ïðåäïîëîæåíèÿõ äëÿ ζ ≫ 1keV ñêîðîñòüðàñïàäà î÷åíü âûñîêà. Ïîýòîìó, åñëè íàø èñòî÷íèê îêðóæåí ñðåäîé ñ íàðóøåííîé ÷åòíîñòüþ, â îñíîâíîì, òîëüêî ôîòîíû ñ îòðèöàòåëüíîé êèðàëüíîñòüþáóäóò âèäíû ñ áîëüøèõ ðàññòîÿíèé.  ýòîì ñëó÷àå ìîæåò òàêæå íàáëþäàòüñÿâûõîä ïàð e+ e− .Ðàññìîòðåâ óïðîùåííóþ ìîäåëü âîçìîæíîãî êîíäåíñàòà, ðàñïîëàãàþùåãîñÿ îêîëî âûñîêîýíåðãåòè÷íûõ êîñìè÷åñêèõ èñòî÷íèêîâ, ìû ïîêàçàëè, ÷òî åñëèåñòü ãðàäèåíò ïîäîáíîãî êîíäåíñàòà âäîëü ðàäèóñà (÷òî ÿâëÿåòñÿ åñòåñòâåííûìïðåäïîëîæåíèåì), îí ìîæåò ñèëüíî ïîâëèÿòü íà èñõîäÿùèå ÷àñòèöû.
Åñëè ýòîòãðàäèåíò âåëèê, àáñîëþòíîå áîëüøèíñòâî âûñîêîýíåðãåòè÷íûõ ôîòîíîâ ñ ïîëîæèòåëüíîé êèðàëüíîñòüþ ðàñïàäàåòñÿ. Áîëåå òîãî, êîëè÷åñòâî ôîòîíîâ ñ ïîëîæèòåëüíîé ïîëÿðèçàöèåé áóäåò ïîäàâëÿòüñÿ ãðàíè÷íûìè ýôôåêòàìè.Åñëè ãðàäèåíò ïîðÿäêà ∼ keV − M eV ãðàíè÷íûå ýôôåêòû íå áóäóò èãðàòü çíà÷èòåëüíîé ðîëè. ×åì ìåíüøå ãðàäèåíò, òåì äëèííåå ïóòü ÷àñòèö â ýòîìèñ÷åçàþùåì ôîíå. Ïîýòîìó äàæå ïðè ζ ∼ keV áóäåò íàáëþäàòüñÿ ñèëüíîå âëèÿíèå êîíäåíñàòà íà êîëè÷åñòâî èñõîäÿùèõ ïàð e+ e− è ôîòîíîâ ïîëîæèòåëüíîéêèðàëüíîñòè.Òàêèì îáðàçîì, ïðèñóòñòâèå êîíäåíñàòà, íàðóøàþùåãî ÷åòíîñòü, îêîëîêîñìè÷åñêèõ èñòî÷íèêîâ ìîæåò îáúÿñíèòü íå äî êîíöà ïîíÿòíûå ðåçóëüòàòûíåêîòîðûõ àñòðîôèçè÷åñêèõ ýêñïåðèìåíòîâ, îáñóæäàâøèõñÿ â íà÷àëå äàííîéðàáîòû.98Çàêëþ÷åíèå äèññåðòàöèîííîé ðàáîòå îñíîâíîå âíèìàíèå óäåëÿåòñÿ ðàñïðîñòðàíåíèþýëåìåíòàðíûõ ÷àñòèö ÷åðåç ãðàíèöó ìåæäó ñðåäîé ñ íàðóøåííîé ÷åòíîñòüþè âàêóóìîì.
Ðàññìîòðåíèå ýôôåêòîâ îòðàæåíèÿ è ïðîõîæäåíèÿ îò ïîäîáíîéãðàíèöû ìîæåò áûòü ïðèìåíèìî â öåëîì ðÿäå àêòóàëüíûõ ôèçè÷åñêèõ çàäà÷,òàêèõ êàê: èçó÷åíèå ñâîéñòâ âåéëåâñêèõ ïîëóìåòàëëîâ, îïèñàíèå ñïåêòðà ðîæäàþùèõñÿ ÷àñòèö ïðè ñòîëêíîâåíèè òÿæåëûõ ÿäåð è èññëåäîâàíèå êîìïàêòíûõçâåçä è âûñîêîýíåðãåòè÷åñêèõ àñòðîíîìè÷åñêèõ èñòî÷íèêîâ èçëó÷åíèÿ.Ïîñòàâëåííàÿ çàäà÷à ðåøàåòñÿ ñ ïîìîùüþ ïîñòðîåíèÿ ìîäåëè, îñíîâàííîéíà ðàçäåëåíèè âñåãî ïðîñòðàíñòâà íà äâà ïîëóïðîñòðàíñòâà, â îäíîì èç êîòîðûõäåéñòâóåò ýëåêòðîäèíàìèêà Ìàêñâåëëà, à âî âòîðîì Ìàêñâåëëà-×åðíà-Ñàéìîíñà. Äëÿ îïèñàííîé ìîäåëè íàéäåíû îáùèå ðåøåíèÿ óðàâíåíèé ïîëÿ.
Òàêæåíàéäåíî ñîîòíîøåíèå âàêóóìîâ â äâóõ ðàçëè÷íûõ ïîëóïðîñòðàíñòâàõ è ðàçðàáîòàí îáùèé ìåõàíèçì îïèñàíèÿ ïðîöåññîâ, ñâÿçàííûõ ñ ïåðåõîäîì ÷àñòèö ìåæäóîáëàñòÿìè ñ ðàçëè÷íûìè âàêóóìíûìè ñîñòîÿíèÿìè.Íàèáîëåå ïîäðîáíî çàäà÷à ðåøåíà äëÿ ôîòîíîâ è âåêòîðíûõ ìåçîíîâ. Ïîñòðîåí ÿâíûé âèä ðåøåíèé äëÿ ïðîñòðàíñòâåííîïîäîáíîãî è âðåìåíèïîäîáíîãîâåêòîðà ×åðíà-Ñàéìîíñà, îòâå÷àþùåãî çà íàðóøàþùèé ÷åòíîñòü ÷ëåí â ëàãðàíæèàíå. Äëÿ ÷àñòèö íàéäåíû êîýôôèöèåíòû ïðîõîæäåíèÿ è îòðàæåíèÿ äëÿ âûõîäà è âõîäà â ñðåäó, à òàêæå äëÿ íàãëÿäíîñòè ïðèâåäåíû ãðàôèêè, äåìîíñòðèðóþùèå ãðàíè÷íûå ýôôåêòû è ïîä÷åðêèâàþùèå îáëàñòè, ïðåäñòàâëÿþùèå èíòåðåñ.
 ÷àñòíîñòè, ïðè îïðåäåëåííûõ çíà÷åíèÿõ âåêòîðà ×Ñ äëÿ âåêòîðíûõìåçîíîâ íàáëþäàåòñÿ ïîëíîå âíóòðåííåå îòðàæåíèå.Êðîìå òîãî, èíòåðåñåí ðåçóëüòàò, ïîëó÷åííûé äëÿ âðåìåíèïîäîáíîãî âåêòîðà ×Ñ ïðè ðàññìîòðåíèè íàëåòàþùèõ íà ãðàíèöó èç âàêóóìà ôîòîíîâ. Îêàçûâàåòñÿ, ÷òî ïîëÿðèçàöèÿ ëèíåéíî ïîëÿðèçîâàííûõ ôîòîíîâ, ïðè îòðàæåíèèîò ãðàíèöû ìîæåò èçìåíèòüñÿ íà îðòîãîíàëüíóþ ê èñõîäíîé. Ïðè ýòîì äëÿ ïðàâîé è ëåâîé êðóãîâûõ ïîëÿðèçàöèé ìîæíî îòäåëüíî îïðåäåëèòü ðàçëè÷àþùèåñÿ99ìåæäó ñîáîé è çàâèñÿùèå îò ñâîéñòâ ñðåäû êîýôôèöèåíòû îòðàæåíèÿ. Ýòîò ðåçóëüòàò ìîæåò áûòü ïîëåçåí äëÿ âíåøíåãî èññëåäîâàíèÿ îáúåêòîâ ñ íàðóøåííîé÷åòíîñòüþ.Ñ ïîìîùüþ ïîëó÷åííûõ ðåçóëüòàòîâ, îïèñûâàþùèõ ãðàíè÷íûå ýôôåêòû,è, èñïîëüçóÿ óïðîùåííóþ ìîäåëü âîçìîæíîãî âíóòðåííåãî ñòðîåíèÿ êîìïàêòíûõ çâåçä, ìû èññëåäîâàëè âëèÿíèå ïñåâäîñêàëÿðíîãî êîíäåíñàòà íà âíóòðåííèå ïðîöåññû äàííûõ îáúåêòîâ.  ïðåäïîëîæåíèè íàëè÷èÿ äîìåíîâ ñ íàðóøåíèåì ÷åòíîñòè â ïëîòíûõ ñëîÿõ çâåçä, ìû îáíàðóæèëè, ÷òî ãðàíè÷íûå ýôôåêòû çíà÷èòåëüíî îñëàáëÿþò ïðîöåññ ðàäèàöèîííîé ïåðåäà÷è òåïëà.
Êðîìå òîãî,ïîñêîëüêó äëÿ íåéòðîííûõ çâåçä òåïëîîáìåí, â îñíîâíîì, ïðîèñõîäèò çà ñ÷åòòåïëîâîé äèôôóçèè âûðîæäåííîãî íåéòðîííîãî ãàçà, ìû ðàññìîòðåëè êèíåìàòèêó ôåðìèîíîâ, ïåðåñåêàþùèõ ãðàíèöó. Äëÿ íèõ òàêæå ïðèñóòñòâóåò ýôôåêòîòðàæåíèÿ, íî îí ñèëüíî ïîäàâëåí ïîÿâèâøåéñÿ ó ÷àñòèö ìàññîé. Áåçóñëîâíûéèíòåðåñ ïðåäñòàâëÿåò òàêæå âîçìîæíîñòü ðàñïàäà ÷àñòè ôåðìèîíîâ ñ èçëó÷åíèåì ôîòîíà.
Ðàçëè÷èå äâóõ ìîðåé Ôåðìè, ñîîòâåòñòâóþùèõ äâóì ôåðìèîííûìòèïàì â ñðåäå ìîæåò ïðèâåñòè ê ðåçêîìó ïåðåõîäó ÷àñòè ôåðìèîíîâ â äðóãîåñîñòîÿíèå çà ñ÷åò ãðàâèòàöèîííîãî ñæàòèÿ. Ïîäîáíûé ïðîöåññ áóäåò ñîïðîâîæäàòüñÿ âûáðîñîì ôîòîíîâ ñ îïðåäåëåííîé ýíåðãèåé. Êîíå÷íî, âñå óêàçàííûåýôôåêòû ïðåæäå âñåãî çàâèñÿò îò âåëè÷èíû ïàðàìåòðîâ, îïèñûâàþùèõ íàðóøåíèå ïðîñòðàíñòâåííîé ÷åòíîñòè.100ÁëàãîäàðíîñòèÀâòîð áëàãîäàðèò ñâîåãî íàó÷íîãî ðóêîâîäèòåëÿ ä.ô.-ì.í. Àëåêñàíäðà Àíäðååâè÷à Àíäðèàíîâà çà ïîìîùü â ðàáîòå, öåííûå ñîâåòû è ïîñòîÿííóþ ïîääåðæêó íà ïðîòÿæåíèè èññëåäîâàíèÿ. Àâòîð òàêæå áëàãîäàðåí ïðîôåññîðó Äîìåíåêó Ýñïðèó çà ïîìîùü íà îïðåäåëåííûõ ýòàïàõ ðàáîòû è êîíñòðóêòèâíóþêðèòèêó.
Îãðîìíîå ñïàñèáî ñîòðóäíèêàì êàôåäðû ôèçèêè âûñîêèõ ýíåðãèé èýëåìåíòàðíûõ ÷àñòèö ôèçè÷åñêîãî ôàêóëüòåòà ÑÏáÃÓ çà öåííûå êîììåíòàðèèè çàìå÷àíèÿ, ïîëó÷åííûå íà ðàçëè÷íûõ ñåìèíàðàõ âî âðåìÿ îáñóæäåíèÿ ñâÿçàííûõ ñ èññëåäîâàíèåì ìàòåðèàëîâ. Àâòîð ïðèçíàòåëåí çà ïîñòîÿííóþ ïîääåðæêóñâîèì ðîäèòåëÿì Ñåðãåþ Ìèõàéëîâè÷ó è Îëüãå Äìèòðèåâíå, à òàêæå æåíå Åêàòåðèíå çà ïîëåçíûå çàìå÷àíèÿ è ïîìîùü â íàïèñàíèè ðàáîòû.101Ëèòåðàòóðà1. S. M. Carroll, G.
B. Field, R. Jackiw, Phys. Rev. D2. B.I. Abelev et al. Phys.Rev.Lett.10341,1231 (1990).251601 (2009); Phys.Rev. C81054908(2010) .3. D. Kharzeev, Phys.Lett. B633260(2006); D. Kharzeev and A. Zhitnitsky,Nucl.Phys. A 797 (2007); K. Fukushima, D. E. Kharzeev, and H. J. Warringa,Phys.Rev. D78074033 (2008); D. E.
Kharzeev, L. D. McLerran, and H. J.Warringa, Nucl.Phys. A803227 (2008).4. A.B. Migdal, Rev. Mod. Phys. 50 (1978) 107; D. Bailin and A. Love, Phys.Rep. 107, 325 (1984); T. Ericson, W. Weise, Pions and nuclei,(ClarendonPress, Oxford, 1988); C.-H. Lee, Phys. Rep. 275 (1996) 197; M. Prakash, I.Bombaci, M. Prakash, P. J. Ellis, J. M. Lattimer and R.
Knorren, Phys. Rep.280 (1997) 1.5. R. Arnaldi et al.[NA60 Collaboration], Phys. Rev. Lett.96,162302 (2006).6. PHENIX Collaboration (A. Adare et al.), Phys. Rev. C81, 034911 (2010).7. A. A. Andrianov, V. A. Andrianov, D. Espriu and X. Planells, Phys. Lett. B710 (2012) 230-235, arXiv:1010.4688 [hep-ph].8. A. A. Andrianov and D. Espriu, Phys. Lett. B663,450 (2008);A. A. Andrianov, V. A.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
