Нейтринная астрономия и астрофизика
Программа по курсу
Нейтринная астрономия и астрофизика
- Cвойства нейтрино. Ограничения на массу, время жизни, заряд и магнитный момент. Нейтрино в Стандартной Модели. Понятие о дираковской и майорановской массе. Лептонные числа и гипотеза нейтринных осцилляций токами.
- Взаимодействие нейтрино с нуклонами и электронами. Поведение сечений с ростом энергии нейтрино, оценки пробега нейтрино до взаимодействия, процессы с заряженными и нейтральными токами, nN-, ne-взаимодействия.
- Нейтрино в астрофизике и космологии. Нейтринная астрономия как развивающаяся наука. Механизмы генерации нейтрино в сценарии “снизу-вверх”. Космогенные нейтрино: рg- и pp-нейтрино от взаимодействия космических лучей с реликтовыми фотонами, с веществом и радиационными полями межзвездной среды.
- Галактические и внегалактические источники нейтрино, диффузные потоки нейтрино высоких энергий. Догалактические нейтрино и нейтрино от яркой фазы формирования галактик. О возможной роли нейтринного гало Галактики.
- Дискретные источники космических лучей, гамма-квантов и нейтрино высоких энергий: Активные ядра галактик (сейфертовские галактики, N-галактики, квазары, лацертеиды, блазары) как источники нейтрино: модели и оценки потоков.
- Источники космологических гамма-всплесков (гамма-барстеры) – гипотетические источники КЛ и нейтрино высоких и сверхвысоких энергий. Модельно-независимые оценки потоков нейтрино от гамма-барстеров.
- Классификация вспышек сверхновых, общие представления о физических процессах, предшествующих вспышке сверхновой и сопровождающих вспышку SN. Сверхновые типа II, динамика коллапса ядра массивной звезды. Роль нейтрино в гравитационном коллапсе звезд. Нейтринное излучение при вспышках сверхновых.
- Сверхновая SN 1987А. Регистрация нейтринного импульса от SN 1987А, ограничения на свойства нейтрино, полученные на основе детектирования нейтринного импульса.
- Генерация нейтрино в цепочках термоядерных реакций на Солнце. Нейтринное излучение Солнца. Результаты экспериментов Homestake, Kamiokande, Super-Kamiokande, SAGE, GALLEX, GNO, SNO. Конверсия нейтрино как решение проблемы солнечных нейтрино. Параметры смешивания солнечных нейтрино.
- Генерация нейтрино в ядерно-каскадном процессе. Атмосферные нейтрино (от распадов p- и K-мезонов, мюонов, t-лептонов, очарованных частиц) как фон и калибровка НАВЭ. Атмосферные нейтрино как фон для астрофизических нейтрино, потоки прямых нейтрино.
- Эксперимент с атмосферными нейтрино на установке Super-Kamiokande. Параметры смешивания атмосферных нейтрино.
- Прохождение нейтрино высоких энергий через плотное вещество. Уравнение переноса нейтрино, поглощение и регенерация нейтрино. Эффект регенерации nm за счет рождения и распада мюонов. Эффект регенерации ntза счет рождения и распада t-лептонов. Специфика переноса электронных антинейтрино. Резонанс Глэшоу.
- Принципы регистрации нейтрино от астрофизических источников: а) черенковские детекторы, б) радиодетектирование, в) акустические детекторы, г) горизонтальные атмосферные ливни.
- Нейтринные телескопы: НТ-200+, AMANDA. Будущие проекты. Нейтринные телескопы НТ-200+, AMANDA II и возможности регистрации нейтрино высоких энергий от астрофизических источников. Будущие проекты - ANTARES, NESTOR, IceCube, NEMO и др. Установленные ограничения на диффузные потоки астрофизических нейтрино высоких энергий и дальнейшие перспективы.
Литература:
- Березинский В.С. и др. Астрофизика космических лучей. М.: “Наука”, 1990.
- Лонгейр М. Астрофизика высоких энергий. М.: “Мир”, 1984.
- Клапдор-Клайнгротхаус Г.В., Цюбер К. Астрофизика элементарных частиц. М.: УФН, 2000
- S. M. Bilenky, C. Giunti, J. A. Grifols, E. Masso.Absolute Values of Neutrino Masses: Status and Prospects // Phys. Rept. 2003. V. 379. P. 69-148; astro-ph/0211462 v3, 2003. 92 p.
- M. Koshiba. Observational neutrino astrophysics // Phys. Reports. 1992. V. 220, No. 5 & 6. P. 231-381.
- T.K. Gaisser, F. Halzen and T. Stanev, Particle astrophysics with high energy neutrinos, Phys. Reports. 1995. V. 258. P 173-236.
- T. Kajita, Y. Totsuka. Observation of atmospheric neutrinos // Rev. Mod. Phys. 2001. V. 73. P. 85-118.
- M.F.Altmann, R.L. Messbauer, L.J.N. Oberauer. Solar neutrinos // Rep. Prog. Phys. (2001). V.64. P. 97–146.
- F. Halzen, High-energy neutrino astronomy. Phys. Reports. 2000. V. 333-334. P. 349-364.
- V.A. Naumov, L.Perrone. Neutrino propagation through dense matter // Astropart. Phys. 1999. V. 10. P. 239-252.
- S.J.R. Battersby, B. Drolias, J.J. Quenby. Neutrinos from transient central engine shocks in AGN // Astropart. Phys. 1995. V. 4. P. 151-158.
- K. Mannheim. High-energy neutrinos from extragalactic jets // Astropart. Phys. 1995. V. 3. P. 295-302.
- Синеговский С.И. Внегалактические источники нейтрино высоких энергий // Байкальская школа по фундаментальной физике-2004 “Взаимодействие полей и излучения с веществом”. Иркутск, 2004. С.32-38.