Научная тема: «МАССИВНЫЕ НЕЙТРИНО ВО ВНЕШНИХ ПОЛЯХ И В ПЛОТНЫХ СРЕДАХ»
Специальность: 01.04.02
Год: 2015
Основные научные положения, сформулированные автором на основании проведенных исследований:
1.   Построена общая теория, описывающая взаимодействие дираковского и майорановского нейтрино с интенсивным внешним электромагнитным полем на основе расчета массовых операторов нейтрино во внешнем поле в рамках Стандартной модели электрослабых взаимодействий. Проведено исследование аномального магнитного момента дираковского нейтрино как функции напряженности внешнего поля и энергии нейтрино. Получены уравнения для волновых функций дираковского и майорановского нейтрино в слабом внешнем поле. Найдены точные решения этих уравнений в магнитном поле.

2. Вычислена мощность электромагнитного излучения аномального магнитного момента дираковского нейтрино в постоянном магнитном поле («спиновый свет нейтрино в магнитном поле»). Рассчитано характерное время переворота спиральности дираковского нейтрино в магнитном поле.

3. Исследовано рассеяние массивных нейтрино в неоднородном магнитном поле. Показано, что поведение дираковского и майорановского нейтрино в ультрарелятивистском пределе ε/mv 3>> 1 становится одинаковым. Отмечено, что сильные магнитные поля, существующие вблизи некоторых астрофизических объектов, могут обладать фокусирующими свойствами и действовать подобно «линзе» для нейтринных потоков.

4. Исследовано влияние интенсивного внешнего поля на процесс распада нейтрино на W+-бозон и электрон (vеWe) и на процесс рождения электрон-позитронной пары нейтрино (v → e+e-v), запрещенные в вакууме законами сохранения энергии и импульса. Вероятность последнего процесса (v → e+e-v) анализируется как в случае относительно низких энергий нейтрино, когда справедливо контактное приближение теории, так и в области сверхвысоких энергий, когда существенно влияние промежуточного бозона. Показано, что наличие интенсивного внешнего поля может приводить к резкому возрастанию вероятностей даже запрещенных в вакууме процессов.

5. Построена теория радиационного распада массивного дираковского нейтрино в вырожденной замагниченной электронной плазме в рамках Стандартной модели со смешиванием нейтрино в области умеренных значений энергии распадающегося нейтрино ε <<С е. Показано, что наличие среды приводит к существенному увеличению вероятности распада в магнитном поле как релятивистских, так и нерелятивистских нейтрино.

Показано, что присутствие сильного магнитного поля с напряженностью Н > Но = т2ec3/еh = 4,41 • 1013Гс и вырожденного электронного газа с плотностью, характерной для внешней коры нейтронной звезды, может увеличить в 103 раз вероятность распада стерильных реликтовых нейтрино с массами, равными нескольким кэВ, рассматриваемых в настоящее время в качестве одних из самых популярных кандидатов на роль частиц, формирующих темную материю.

6. Получены модифицированные уравнения Дирака для массивных дираковского и майорановского нейтрино, распространяющихся в движущихся и поляризованных средах, в предположении когерентного взаимодействия нейтрино с частицами среды (в отсутствие внешнего поля). Найдены точные решения полученных уравнений.

7. Построена квантовая теория явления спинового света нейтрино в веществе (Spin Light of neutrino, SLz/), обусловленного квантовыми переходами нейтрино между состояниями с различными спирально-стями, сопровождающимися излучением фотонов. Получен энергетический спектр излучаемых фотонов, и найдены выражения для вероятности и мощности излучения.

Исследованы поляризационные свойства спинового света. Показано, что излучение релятивистских нейтрино в среде обладает циркулярной поляризацией, причем в случае высокой плотности среды поляризация достигает 100%, т. е. становится полной.

8. Произведен последовательный учет влияния электронной плазмы на процесс спинового света нейтрино в среде. Подтверждено наличие энергетического порога процесса. Показано, что при учете дисперсии фотона для релятивистского нейтрино, излучающего вдали от порога реакции, остаются справедливыми формулы (полученные без учета дисперсии фотона), описывающие интегральные вероятность и мощность, а также поляризационные характеристики излучения.

Детально проанализированы условия, при которых возможна реализация процесса спинового света нейтрино в астрофизике. Показано, что основой для экспериментальной идентификации спинового света нейтрино является свойство циркулярной поляризации излучения.

9. Предсказан новый тип электромагнитного излучения - спино вый свет электрона в среде (Spin Light of electron, SLe), обусловленный квантовыми переходами электрона между состояниями с различными спиральностями в среде, сопровождающимися излучением фотонов. Построена квантовая теория этого явления. Показано, что при прочих равных условиях вероятность спинового света электрона в среде должна значительно превышать вероятность спинового света нейтрино.

10. Исследовано явление спинового света, возникающего при радиационном переходе между различными массовыми состояниями нейтрино в среде (спиново-световая мода в радиационном распаде массивного нейтрино, т. е. v1v2 + γ, т1 > т2). Получен энергетический спектр излучаемых фотонов, и найдена полная вероятность распада.

Список опубликованных работ
1.Борисов А. В., Жуковский В. Ч., Курилин А. В., Тернов А. И. Радиационные поправки к массе нейтрино во внешнем электромагнитном поле // ЯФ. — 1985. — Т. 41, № 3. — С. 743-748.

2.Борисов А. В., Жуковский В. Ч., Тернов А. И. Майорановское нейтрино во внешнем неоднородном электромагнитном поле // ЯФ. — 1987. — Т. 46, № 2(8). — С. 564-571.

3.Борисов А. В., Жуковский В. Ч., Тернов А. И. Электромагнитные свойства массивного дираковского нейтрино во внешнем электромагнитном поле // Изв. вузов. Физика. — 1988. — № 3. — С. 64-70.

4.Борисов А. В., Жуковский В. Ч., Тернов А. И. Электромагнитные свойства массивных нейтрино // ДАН СССР. — 1989. — Т. 308, № 4. — С. 841-844.

5.Студеникин А. И., Тернов А. И. Обобщение уравнения Дирака-Паули в теории электрослабых взаимодействий Вайнберга-Салама // Изв. вузов. Физика. — 1992. — № 6. — С. 65-68.

6.Borisov A. V., Ternov A. I., Zhukovsky V. Ch. Electron-positron pair production by a neutrino in an external electromagnetic field // Phys. Lett. B. — 1993. — Vol. 318, no. 3. — P. 489-491.

7.Эминов П. А., Тернов А. И., Левченко К. Г., Вшивцев В. А. Радиационный распад массивного дираковского нейтрино в нейтронных звездах // Изв. Вузов. Физика. — 2000. — №6. — С. 22-26.

8.Studenikin A. I., Ternov A. I. Neutrino quantum states and spin light in matter // Phys. Lett. B. — 2005. — Vol. 608, no. 1-2. — P. 107– 114. — arXiv: hep-ph/0410297, hep-ph/0412408.

9.Grigoriev A. V., Studenikin A. L., Ternov A. L. Quantum theory of neutrino spin light in dense matter // Phys. Lett. B. — 2005. — Vol. 622, no. 3-4. — P. 199-206.

10.Grigoriev A., Studenikin A., Ternov A. Quantum theory of neutrino spin-light in matter // Grav. & Cosm.— 2005.— Vol. 11, no. 1-2 (41-42). — P. 132-138.

11.Grigoriev A. V., Studenikin A. L., Ternov A. L. Dirac and Majorana Neutrinos in Matter // Phys. Atom. Nucl. — 2006. — Vol. 69, no. 11. — P. 1940-1945.

12.Григорьев А. В., Студеникин А. И., Тернов А. И. и др. Новый механизм электромагнитного излучения электрона в среде (спиновый свет) // Изв. Вузов. Физика. — 2007. — № 6. — С. 66-73.

13.Grigoriev A., Shinkevich S., Studenikin A., Ternov A. et al. Spin Light of the Electron in Dense Matter // Grav. & Cosm. — 2008. — Vol. 14, no. 3. — P. 248-255.

14.Григорьев А. В., Студеникин А. И., Тернов А. И. Нейтрино в веществе и внешних полях // ЯФ. — 2009. — Т. 72, № 4. — С. 1-6.

15.Grigoriev A., Lokhov A., Studenikin A., Ternov A. Neutrino electromagnetic properties and magnetic moment induced transition of neutrino between different mass states // Nucl. Phys. В (Proc. Suppl.). — 2012. — Vol. 229-232. — P. 447.

16.Grigoriev A. V., Lokhov A. V., Studenikin A. L., Ternov A. L. New bounds on neutrino magnetic moment and re-examination of plasma effect in neutrino spin light // Nuovo Cim. — 2012. — Vol. 35 C, no. 1. — P. 57-62.

17.Grigoriev A. V., Lokhov A. V., Studenikin A. I., Ternov A. I. The effect of plasmon mass on spin light of neutrino in dense matter // Phys. Lett. B. — 2012. — Vol. 718. — P. 512-515.

18.Ternov A. I., Eminov P. A. Decay of a massive neutrino in magnetized electron gas // Phys. Rev. D. — 2013. — Vol. 87. — P. 113001 (1-9).

19.Тернов А. И., Эминов П. А. Радиационный распад нейтрино во внешнем поле и в веществе // ЭЧАЯ.— 2014.— Т. 45, № 2.— С. 669-694.

20.Тернов А. И. Электромагнитные свойства нейтрино. — Томск : Ред. ж. Изв. вузов. Физика, 1987. — 51 с. — Деп. в ВИНИТИ 08.06.87, № 4100-В87.

21.Тернов А. И. Радиационные поправки высших порядков к массе нейтрино и рождение электрон-позитронных пар нейтрино во внешнем поле. — Томск : Ред. ж. Изв. вузов. Физика, 1988. — 22 с. — Деп. в ВИНИТИ 11.03.88, № 1937-В88.

22.Studenikin A., Ternov A. Generalized Dirac-Pauli equation and neutrino quantum states in matter // Proceedings of the 13th International Seminar QUARKS’2004 (Pushkinogorie, Russia, May 24-30, 2004) / Ed. by D. G. Levkov, V. A. Matveev, V. A. Rubakov. — Vol. 1. — Moscow : INR RAS Press, 2005. — P. 399-411.

23.Grigoriev A., Studenikin A., Ternov A. Generalized Dirac-Pauli Equation and Spin Light of Neutrino in Magnetized Matter // Particle Physics in Laboratory, Space and Universe. Proceedings of the Eleventh Lomonosov Conference on Elementary Particle Physics. Moscow, Russia 21-27 August 2003 / Ed. by Alexander I Studenikin. — Singapore : World Scientific Publishing, 2005. — P. 55-65.

24.Grigoriev A., Studenikin A., Ternov A. Quantum Theory of Neutrino Spin Light in Dense Matter // Les Rencontres de Physique de la Vallee d’Aoste. Results and perspectives in particle physics / Ed. by Mario Greco. — Vol. XXXIX of Frascati Physics Series. — Frascati : Poligrafica Laziale, 2005. — P. 127-143.

25.Grigoriev A., Studenikin A., Ternov A. Quantum Theory of Neutrino Spin-Light in a Dense Matter // Dark Matter in Astro- and Particle Physics. Proceedings of the International Conference DARK 2004. College Station, USA, October 3-9, 2004 / Ed. by H. V. Klapdor-Kleingrothaus, R. Arnowitt. — Berlin Heidelberg : Springer-Verlag, 2006. — P. 534-544.

26.Grigoriev A., Lobanov A., Studenikin A., Ternov A. Spin light of neutrino in matter: a new type of electromagnetic radiation // Proceedings of the 14th International Seminar QUARKS’2006 (Repino, Russia, May 19-25, 2006) / Ed. by S. V. Demidov, V. A. Matveev, V. A. Rubakov, G. I. Rubtsov. — Vol. 1. — Moscow : INR RAS Press, 2007. — P. 332-336.

27.Grigoriev A., Shinkevich S., Studenikin A., Ternov A. et al. Spin Light of Electron in Matter // Particle Physics at the Year of 250th Anniversary of Moscow University. Proceedings of the 12th Lomonosov Conference on Elementary Particle Physics. Moscow, Russia 25-31 August 2005 / Ed. by Alexander I Studenikin. — Singapore : World Scientific Publishing, 2006. — P. 73-77.

28.Grigoriev A., Shinkevich S., Studenikin A., Ternov A. et al. Polarization Properties of Spin Light of Electron in Matter // Les Rencontres de Physique de la Vallee d’Aoste. Results and perspectives in particle physics / Ed. by M. Greco. — Vol. XLIV of Frascati Physics Series.— Frascati : Poligrafica Laziale, 2007. — P. 115-128.

29.Grigoriev A. V., Savochkin A. M., Studenikin A. I., Ternov A. I. Spin effects for neutrinos and electrons moving in dense matter // XII Advanced Research Workshop on High Energy Spin Physics (DSPIN-07): Proceedins / Ed. by A. V. Efremov, S. V. Goloskokov. — Dubna : JINR, 2007. — P. 176-181.

30.Grigoriev A., Lokhov A., Studenikin A., Ternov A. Spin Light in Neutrino Transition between Different Mass States // Quantum Field Theory under the Influence of External Conditions (QFEXT09). Devoted to the Centenary of H B G Casimir. Proceedings of the Ninth Conference. University of Oklahoma, USA, 21-25 September 2009 / Ed. by Kimball A Milton, Michael Bordag. — Singapore : World Scientific Publishing, 2010. — P. 528-532.