Введение к работе
Актуальность темы. В настоящее время под стандартной моделью сильных, электромагнитных и слабых взаимодействий обычно подразумевают калибровочную 5С(3) х SU(2) х /(1)-теорию, объединяющую квантовую хромодинамику (КХД) и стандартную теорию Глешоу-Вайнберга-Салама, содержащую единственный дублет элементарных скалярных хиггсовских полей, спонтанно нарушающих симметрию от электрослабой группы SU(2) х [/(1) до электромагнитной группы f/em(l).
Однако, несмотря на значительные успехи в объяснении экспериментальных фактов, достигнутые в рамках этой модели, активно развиваются различные ее расширения.
В расширенных вариантах стандартной модели обычно вводятся дополнительные наборы скалярных хиггсовских полей, вакуумные средние которых спонтанно нарушают симметрии исходного лагранжиана фундаментальных взаимодействий. Следствием этого является предсказание существования в теории безмассовых частиц — голдстоуновских бозонов, отвечающих нарушенной симметрии.
В последнее время большое внимание уделяется исследованию различных процессов с участием аксиона — псевдоголд-стоуновского бозона, соответствующего спонтанному нарушению Upq(1) — симметрии Печчеи-Квин, введенной для решения проблемы сохранения СР-четности в сильных взаимодействиях.
Вследствие слабого взаимодействия аксионов с обычными частицами (кварками, лептонами, фотонами), аксион в настоящее время недоступен для наблюдения в лабораторных условиях.
Однако сам факт возможного существования различных голдстоуновских бозонов приводит ко многим важным следствиям как в теоретических аспектах физики частиц , так и в многочисленных астрофизических и космологических приложениях, где характерны большие плотности вещества, высокие температуры, сильные внешние электромагнитные поля.
В частности, представляет интерес изучение влияния сильного внешнего поля на различные процессы с участием аксиона.
Цель работы состоит в исследовании комптановского и примаковского мехаїшзмов фоторождения аксиона на электроне (у+ е~ —» е~ + а) в постоянном магнитном поле, а также распростра-
некие аксиона в магнитном поле с учетом поляризации вакуума. Лля получения результатов использовались точные выражения для пропагаторов и волновых функций заряженных частиц в соответствующих внешних электромагнитных полях.
Научная новизна результатов. Новыми являются следующие результаты, полученные в диссертации:
Вычислена амплитуда излучения аксиона нерелятивистским электроном, движущимся в постоянном однородном магнитном поле и поле плоской электромагнитной волны. Исследованы поляризационные эффекты.
Построено точное решение уравнения Паули в заданной суперпозиции внешних полей.
Найдена амплитуда магнитотормозного излучения аксиона, а также вероятность его комптоновского фоторождения электроном.
В рамках адронной модели аксиона получено дифференциальное сечение фоторождения аксиона за счет эффекта Примакова на электронах в магнитном поле.
Подробно исследованы вклады каждого из указанных механизмов в светимость невырожденного нерелятивистского электронного газа.
В однопетлевом приближении найдено выражение для поляризационного оператора аксиона в магнитном поле. Вычислена вероятность рождения аксионом с+е~ — пары.
Практическая ценность. Полученные в диссертации результаты представляют практический интерес как в теоретических, так и в экспериментальных исследованиях. Построено точное решение уравнения Паули для слаборелятивистского электрона в магнитном поле и поле плоской волны, которое может использоваться при расчетах различных электродинамических процессов. Возможность некогерентного фоторождения аксиона электроном приводит к резонансному усилению вероятности этого процесса, что может быть основой для экспериментального поиска аксионов. Найденное выражение для массы аксиона в магнитном поле представляет интерес в космологических приложениях при рассмотрении ранних этапов эволюции Вселенной.
Апробация работы. Результаты диссертации докладывались на научных семинарах кафедры теоретической физики, на VI-ой Ломоносовской конференции по физике элементарных частиц "Космомакрофизика и калибровочные поля" (Москва, МГУ, 1993 г.).
Публикации. Основные результаты диссертации опубликованы в работе [1].
Структура .диссертации. Диссертация содержит 87 страниц текста и состоит из введения, трех глав, приложения и заключения. Список цитируемой литературы включает 115 работ.
