нейтринная астрофизика - Иркутский государственный

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ
ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО
ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
ИРКУТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
(ГОУ ВПО ИГУ)
КАФЕДРА ТЕОРЕТИЧЕСКОЙ ФИЗИКИ
Утверждена Советом
физического факультета
«____»____________200_ г.
председатель Совета,
профессор Ю. В. Аграфонов
_____________________
ПРОГРАММА
курса
НЕЙТРИННАЯ АСТРОФИЗИКА
для специальности 010400 - Физика
специализация – теоретическая физика
ИРКУТСК 2006
НЕЙТРИННАЯ АСТРОФИЗИКА, 2006
(5 курс, IX семестр)
1. 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.
2. Взаимодействие нейтрино с нуклонами и электронами. Поведение сечений с
ростом энергии нейтрино, оценки пробега нейтрино до взаимодействия, процессы с
заряженными и нейтральными токами, N-, e-взаимодействия.
3. Нейтрино в астрофизике и космологии. Нейтринная астрономия как развивающаяся
наука. Механизмы генерации нейтрино в сценарии “снизу-вверх”. Космогенные
нейтрино: р- и pp-нейтрино от взаимодействия космических лучей с реликтовыми
фотонами, с веществом и радиационными полями межзвездной среды.
4. 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.
5. 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.
6. Источники космологических гамма-всплесков (гамма-барстеры) – гипотетические
источники КЛ и нейтрино высоких и сверхвысоких энергий. Модельно-независимые
оценки потоков нейтрино от гамма-барстеров.
7. 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.
8. Сверхновая SN 1987А. Регистрация нейтринного импульса от SN 1987А,
ограничения на свойства нейтрино, полученные на основе детектирования нейтринного
импульса.
9. Генерация нейтрино в цепочках термоядерных реакций на Солнце. Нейтринное
излучение Солнца. Результаты экспериментов Homestake, Kamiokande, SuperKamiokande, SAGE, GALLEX, GNO, SNO. Конверсия нейтрино как решение проблемы
солнечных нейтрино. Параметры смешивания солнечных нейтрино.
10. Генерация нейтрино в ядерно-каскадном процессе. Атмосферные нейтрино (от
распадов - и K-мезонов, мюонов, -лептонов, очарованных частиц) как фон и
калибровка НАВЭ. Атмосферные нейтрино как фон для астрофизических нейтрино,
потоки прямых нейтрино.
11. Эксперимент с атмосферными нейтрино на установке Super-Kamiokande.
Параметры смешивания атмосферных нейтрино.
12. Прохождение нейтрино высоких энергий через плотное вещество. Уравнение
переноса нейтрино, поглощение и регенерация нейтрино. Эффект регенерации  за
счет рождения и распада мюонов. Эффект регенерации  за счет рождения и распада лептонов. Специфика переноса электронных антинейтрино. Резонанс Глэшоу.
13. Принципы регистрации нейтрино от астрофизических источников: а) черенковские
детекторы, б) радиодетектирование, в) акустические детекторы, г) горизонтальные
атмосферные ливни.
14. 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
1. Березинский В.С. и др. Астрофизика космических лучей. М.: “Наука”, 1990.
2. Лонгейр М. Астрофизика высоких энергий. М.: “Мир”, 1984.
3. Клапдор-Клайнгротхаус Г.В., Цюбер К. Астрофизика элементарных частиц. М.:
УФН, 2000
3. 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.
4. M. Koshiba. Observational neutrino astrophysics // Phys. Reports. 1992. V. 220, No. 5 &
6. P. 231-381.
5. T.K. Gaisser, F. Halzen and T. Stanev, Particle astrophysics with high energy neutrinos,
Phys. Reports. 1995. V. 258. P 173-236.
6. T. Kajita, Y. Totsuka. Observation of atmospheric neutrinos // Rev. Mod. Phys. 2001. V.
73. P. 85-118.
7. M.F.Altmann, R.L. Messbauer, L.J.N. Oberauer. Solar neutrinos // Rep. Prog. Phys.
(2001). V.64. P. 97–146.
8. F. Halzen, High-energy neutrino astronomy. Phys. Reports. 2000. V. 333-334. P. 349364.
9. V.A. Naumov, L.Perrone. Neutrino propagation through dense matter // Astropart. Phys.
1999. V. 10. P. 239-252.
10. 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.
11. K. Mannheim. High-energy neutrinos from extragalactic jets // Astropart. Phys. 1995. V.
3. P. 295-302.
12. 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.
Составил проф. Синеговский С.И.