Введение к работе
' Актуальность темы.
Нейтринная фиоика является одним ио наиболее актуальных направлений современной фиоижи на пути создания Теории Великого Объединения (ТВО) [1], жоторая включала бы в себя электромагнитные, слабые и сильные взаимодействия. Наибольший интерес представляют теории, содержащие массивные нейтрино. В настоящее время Стандартная Модель (СМ) с теоретической точки орения не является оавер-шенной ио-оа проблемы массы нейтрино. В электрослабой теории массовая матрица нейтрино появляется ио воаимодействия юкававсжого типа левых дублетов и правых синглетов лептонов со скалярными хиг-гсовсхими полями. Для того чтобы рассматриваемая теория была перенормируемой необходимо, чтобы вти воаимодействия были кали-бровочно инвариантными. В калибровочных теориях имеется возможность введения нейтринного массового члена как диражовского, так и майорановсжого типа [2].
Известно, что распространяясь в вакууме, нейтрино могут менять свой аромат [3]. Это явление получило наование - пейтринште осцилляции. В последнее время большое внимание уделялось рассмотрению распространения нейтрино в холодной [4] и горячей [5,6] средах. В данной работе, рассматривая распространение нейтрино двух типов в горячей и плотной среде в однопетлсвом приближении в раміах юва-риантной формулировки. Мы получаем достаточно большие оначення
магнитного момента (ММ) нейтрино. В литературе до настоящего времени нмлось расхождние в оначениях ММ, вычисленного раоничнымн авторами [5,6]. Устранение этого недостатка является актуальной «задачей дня. Полученные реоультаты могут найти применение в космологии ранней Вселенной, а также в астрофиоике.
Цель работы.
Многие космологические и астрофиоические проблемы могут найти свое объяснение, если нейтрино будут иметь достаточно большой ММ. Были предложены [7] оначеиия величин ММ нейтрино, объясняющие проблему дифицита солнечных нейтрино. Цепь данной работы - вычисление ММ массивного нейтрино дираковсхого и майорановсхого типов в плотной а горячей среде в рамках рассматриваемого простейшего расширения СМ. Проводится сравнение возможностей получения большого оначеиия ММ нейтрино в обоих случаях. В отличие от работ других авторов испольоуется ренормируемая калибровка.
Научная новизна работы.
Мы вычисляем ММ массивного нейтрино при высоких температурах и плотностях. Полный ММ дираковского нейтрино в горячей и плотной среде по порядку величины равен 10~п(1В и пропорционален массе нейтрино соответствующего аромата. Данный результат согласуется с экспериментальными оначениямн ММ, полученными при рассмотрении процесса охлаждения белых карликов. Он отличается от
результатов Самины Масуд [5], где было получено нулевое оначснко ММ. Таким обраоом, мы устрамем имеющийхся пробел. В случае майорановского нейтрино расчты ММ в среде отсутствуют в литературе. В работе локаоано, что ММ майорановского нейтрино пропорционален массе виртуального лептона, а не массе нейтрино, как ото имеет место для диракопской частицы. Необходимо отметить, что наши реоультаты для ММ майорановского нейтрино получены в рамках простейшего расширения СМ (дополнительно к стандартному дублету хттсовских частиц добавляется триплет скаляров), в котором отсутствуют правые токи. Полученный реоультат несущественно оа-висит от массы нейтрино и сохраняется в случае mv -» 0. В плотной мюонной среде ММ майорановского нейтрино ii„ ~ Ю-1 Va. что соответствует плотности вещества р ~ W14^j, встречающейся на ранних этапах образования нейтронных овеод. Поэтому наши реоультаты могут найти применение в астрофизике современной Вселенной.
Практическая ценность.
Образованные после Большого Ворыва нейтрино вносят существенный вклад в величину плотности впергии в ранней Вселенной. Большое число нейтрино в ранней Вселенной дало вооможиость обрадоваться гелию-4, который мы наблюдаем в сегодняшней Вселенной.
Большое количество экспериментов, проведенных при помощи установки типа "Галлиум" и других новых нейтринных детекторов, покапали, что имеется возможность получения достаточно большой онер-
гни Солнца оа счет процессов обраоования альфа-частиц в которых выделяются свободные нейтрино. Современные эксперименты чустви-тельны лишь к сильным нейтринным всплескам. В свете всего вышесказанного становится очевидным необходимость дальнейшего влучення свойств нейтрино в рамжах раолнчлых теоретических построений. Полученные в диссертации реоультаты уточняют реоультаты других авторов для дираковсхого нейтрино. В случае майорановской частицы ММ нейтрино в плотной и горячей среде научен впервые. Существенным при расчетах окаоалось исподъоование ренормируемых калибровок, что является важным техническим моментом работы, обеспечивающим надежность реаултатов.
На оащиту выносятся следующие положения.
1. Нейтрино являются парадоксальными частицами и наиболее ин
тересно рассмотреть случай массивного нейтрино, распространяюще
гося в горячей и плотной среде. Поэтому, мы исследуем поведение двух
типов нейтрино - диракокского и майорановского - в среде при конеч
ной температуре.
2. Обсуждается вооможность существования массы нейтрино, а
также вопрос о том, является ли массовая матрица нейтрино диаго-
кааьной или нет в соответствии с подходом работы [8].
3. Рассмотрены электромагнитные свойства двух типов нейтрино в
вакууме. Получены характеристики нейтрино, описывающие их свой
ства во внешнем электромагнитном поле.
-
Сравнивнение свойств нейтрино, распространяющихся в вакууме и среде дают интересные результаты. В вакууме майорановскис нейтрино не имеют ММ ио-аа сохранения СРТ-инвариантности. В среде оа счет нарушения СРТ-ннвариантностп появляется ММ и нооависит от массы нейтрино.
-
Вычислены ММ дираховского и майорановского нейтрино в плотной среде при конечной температуре. Исследован характер его зависимости от температуры и плотности в широком изменения (/<,Т).
6. Полученпые результаты важны для космологических моделей
ранней и современной Вселенной. При плотности и температуре ~
80Ґ&В ММ дираковского и майорановского нейтрино равен ~ 10~п/ів.
Подобные температуры и плотности существовали в ранней Вселенной
примерно черео 10~8с после Большого Ворыва. Для майорановского
нейтрино при плотности мюонной среды ~ 4.2ГоВ (что соответствует
плотности вещества в нейтронных овеодах) получен ММ /і„ ~ 10~15/ів.
Апробация работы.
Основные реоультаты диссертации докладывались на Международном семинаре "Квантовая теория поля и фиоика элементарных частиц", Звенигород (1994г.), обсуждались на семинарах ИТФ АН Украины, г. Киев, НИЦПВ, г. Москва, семинарах кафедры квантовой макрофизики ДГУ, 1993-1994г.г.
Структура и объем диссертации.
Диссертация состоит го введения, четырех глав, оахлючения, трех приложений и списка цитированной литературы но 73 наименований. Диссертация содержит 2 рисунка, 8 графиков, ее полный объем 90 страниц.
