Нейтринный заряд и его возможные астрофизические проявления. Ю. С. Копысов (ИЯИ РАН) Доклад на сессии-конференции секции ядерной физики Отделения физических наук РАН ноября 2009 г.

Аннотация Нейтринный заряд со своим векторным калибровочным полем, введённый в физику частиц с целью объяснения низкой скорости счёта солнечных нейтрино в хлор-аргоновом нейтринном детекторе Р. Дэвиса, находит своё естественное место в расширенной модели электрослабого взаимодействия Вайнберга-Салама. Смысл расширения состоит в симметричном включении наряду с левокиральным также и правокирального сектора взаимодействия со своим набором промежуточных и хиггсовых бозонов и своими значениями угла Вайнберга и вакуумного среднего поля Хиггса. Свобода выбора угла Вайнберга в правом секторе позволяет подобрать значение нейтринного заряда таким образом, чтобы он удовлетворял будущим экспериментальным измерениям. Первые ограничения на значение нейтринного заряда получены из экспериментов с солнечными нейтрино. Из этих же экспериментов и экспериментов по измерению массы электронного нейтрино удаётся получить ограничение на магнитный момент нейтринного типа для :, где – электронный магнетон Бора. Обнаруженные новые физические свойства нейтрино позволяют по-новому взглянуть на многие нерешённые проблемы астрофизики. Удаётся, в частности, объяснить такие явления, как вариации скорости счёта солнечных нейтрино в экспериментах Р. Дэвиса, сброс оболочки коллапсирующей звезды при вспышке сверхновой, ускорение атомных ядер до сверхвысоких энергий в поле коллапсирующей звезды, наблюдавшийся отклик гравитационных антенн на катастрофические процессы в недрах Сверхновой SN 1987A, вспыхнувшей в Большом Магеллановом Облаке 23 февраля 1987 г. Открываются также новые возможности в исследовании проблемы происхождения магнитных полей в недрах звёзд и планет.

I. Теоретические основы физики нейтринного заряда. Нейтринный заряд был введён в работе [Ю. С. Копысов, Ю. И. Стожков, Д. Н. Корольков, Изв. РАН, 2001, т. 65, 11, стр. 1667]. Была поставлена цель проверить, нельзя ли объяс- нить низкую скорость счёта в детекторах солнечных нейтрино при их прохождении через недра Солнца. Для этой цели был необходим теоретический аппа- рат для расчёта диссипации энергии при взаимодей- ствии нейтрино с веществом Солнца. Аппарат нейтринного заряда со своим калибро- вочным полем оказался весьма удобным для этой цели.

Мы исходили из простых соображений симметрии: Если отрицательный заряд элект- рона нейтрализует положитель- ный заряд протона, то нейтринный заряд нейтрино, если таковой су- ществует, должен нейтрализовать противоположный по знаку нейтринный заряд нейтрона. Нейтринный заряд нетрино мы приняли отрицательным, а заряд нейтрона – положительным. По аналогии с формулой Гелл-Мана-Нишиджимы для электрического заряда нуклона мы приняли для нейтринного заряда нуклона аналогичную формулу В нижеследующей таблице приведены предполагаемые значения нейтрин- ного заряда для интересующих нас частиц.

Расчёты энергетических потерь нейтрино в недрах Солнца показали, что проблему дефицита солнечных нейтрино удаётся решить, если принять для величины нейтринного заряда следующее значение:

Как показали последующие экспери- менты, проблему дефицита скорости счёта солнечных нейтрино следует решать в рамках теории нейтрин- ных осцилляций и MSW-эффекта. Решающую роль в этом сыграли измерения в нейтринной обсерватории в Садбери (SNO). В качестве детектора нейтрино использовалась тяжёлая вода с растворённой в ней солью NaCl. NaCl использовался для регистрации нейтронов от расщепления дейтерия.

II. Солнечные нейтрино и ограничения на величину нейтринного заряда. Результаты эксперимента SNO:

Область допустимых значений нейтринного заряда и соответствующей постоянной тонкой структуры. Введённая изоспинорная симметрия порождает симметрию взаимодействия калибровочных квантов электромагнитного и нейтринного типов с ядрами. Нас интересует реакция водородной цепи Отношение числа испускаемых квантов нейтринного типа к числу электромагнитных квантов пропорционально отношению Кванты нейтринного типа производят расщепление дейтерия в детекторе SNO: Число расщеплений дейтерия также ~ и измеряется числом нейтронов, захваченных NaCl, которое соответствует предсказаниям SSM.

Нейтринный магнетизм Магнитный момент нейтрино, обусловленный нейтринным зарядом: Нейтринный конденсат макроскопических тел может иметь огромный магнитный момент нейтринного типа (нейтринный парамагнетизм)

III. Проблема вариаций потока солнечных нейтрино. Status of Solar Neutrino Observations and Prospects for Future Experiments, Kenneth Lande, Department of Astronomy and Astrophysics University of Pennsylvania. Philadelphia, Pennsylvania 19/04 Annals of the New York Academy of Sciences, Volume 571, Fourteenth Texas Symposium on Relativistic Astrophysics. The New York Academy of Sciences, New York Движение вещества в конвективной зоне Солнца, генерирующее обычные магнитные поля, могут также генерировать мощные магнитные поля нейтринного типа. Их вариации в ходе солнечного цикла могут приводить к изменению направления магнитного момента левых нейтрино и превращению их в правые, не взаимодействующие с веществом нейтринных детекторов. Этим можно объяснить вариации скорости счёта солнечных нейтрино.

Возможные проявления на Земле излучения коллапсирующей и взрывающейся звезды.

IV. Ускорение нейтронов и атомных ядер. "Bringing the heavens down to Earth" Nikolaos Mavromatos, King's College London, and James Pinfold, University of Alberta. Cern courier, vol. 44, number 3, April 2004.

V. Об отклике гравитационных антенн на вспышку SN1987A и корреляции с нейтринными импульсами в нейтринных телескопах. Об одной группе экспериментальных результатов, связанных с поиском нейтринного излучения от SN 1987A. Комментарий г. В. Л. Дадыкин, О. Г. Ряжская. Институт ядерных исследований РАН, Москва.

Europhys. Lett., 3 (12), pp (1987) On the Event Observed in the Mont Blanc Underground Neutrino Observatory During the Occurrence of Supernova 1987a.