Физическая энциклопедия Том 4 - Порохов А.М.
Скачать (прямая ссылка):
(1). Прн уменьшении р от р » ря до р «: Pa угол смешивания Qm уменьшается от ж я/2 до «0 и соответственно, если 0 мал, аромат vfm меняется практически полностью (у v2m, напр., от »ve до SSvlt). Это изменение происходит в осн. в резонансном слое. Вариации примесей j v^m) в данном состоянии |v(0) контролируются условием аднабатичности, к-рое устанавливает верхний предел на скорость изменения плотности с расстоянием dp/dr. Если условие аднабатичности выполнено (р изменяется медленно), то вероятности переходов между собств. состояниями пренебрежимо малы и примеси |v/m) в h(0) сохраняются.
Конверсия в среде, переходы в разных режимах, р. к. н.— это по существу изменение аромата нейтринного состояния при адиабатическом (или слабо недиа-батическом) пересечении резонансного слоя. В зависимости от иач. условий и характера распространения нейтрино выделяют 3 типа переходов.
Безосцилляцпониый переход реализуется, когда нейтрино возникает при р рд и распространяется адиабатически. В этом случае нейтринное состояние |v(f))> рождаемое как |ve), jv(0))= I ve), будет практически совпадать с |v2m ) и это совпадение сохранится в силу аднабатичности в процессе всей эволюции. Еслн р уменьшается до р «. Pa, то Iv2m ), а вместе с ним и [v(*) ) изменяют аромат практически полностью. Вероятность
обнаружить ve иа выходе (вероятность «выживания») P = sin20 (рис. 2).
Осцилляционный адиабатический переход реализуется, когда адиабатичяость вы* полнена, но нейтрино рождаются близко к резоианс-
Рис. 2. Пространственная картина резонансной конверсии. Зависимость вероятности выживания от расстояния до резонансного слоя для безосцилляционного (сплошная линия), осцилля-ционного адиабатического (штриховая линия) и неадиабатического (штрих-пунктирная линия) переходов. Резонанс реализуется при й = 0; интервал R = (—і ч- 1) соответствует резонансному слою.
ному слою или в самом резонансном слое. В этом случае нейтринное состояние содержит сравнимые примеси обоих собств. состояний, причём в силу аднабатичности этн примеси будут сохраняться. Наличие примесей lvj'm ) в ИО ) приводит к осцилляциям. Осцилляции накладываются на конверсию (рис. 2), однако ср. значение верояткости будет изменяться в соответствии с величиной плотности [см. ниже ф-лу (3) с ^ai = OI.
Неадиабатическии переход. Примеси собств. состояний изменяются. Даже если в иач. момент
IV ) совпадало с |v2m ), то в процессе распространения с нек-рон вероятностью Pal в нём появится примесь IvIm)* Ср. вероятность выживания при этом имеет вид
P= -J- +(“” —Pu) cos 20^ cos 20т(р),
(3)
где 0 — угол смешивания в точке рождения. G ростом
P8* конверсия ослабляется (рис. 2) [4].
Р. к. и. аналогкчна многим известным явлениям в разных областях физики [5] — передаче колебаний в системе связанных маятников, повороту спина электрона во вращающемся магн. поле, переходам между уровнями атомов и молекул под действием внеш. возмущения н др.
Обобщения. Типы резонансной конверсии. Условия резонансной конверсии — смешивание, резонанс (пересечение уровней), адиабатичность — имеют ряд разл. реализаций. В зависимости от свойств нейтринных состояний, к-рые смешиваются, выделяют 3 типа конверсии. При т. н. флэверной конверсии (от англ. flavor — аромат), обсуждавшейся выше, измеряется аромат нейтринного состояния, но не меняется спиралъность. В общем случае смешиваются 3 типа нейтрино ve, vw, vt, н такая система обладает 3 резонансами. Если массы т1л т2, /п3 достаточно сильно различаются, так что резонансы разделены на шкале плотностей, то их прохождение можно рассматривать независимо: трёхнейтринная конверсия сводится к двухнейтринной. Спиновая конверсия реализуется между левой (vL) и правой (\R) компонентами дираковского нейтрино (v^ —^д). Смешивание v^ и Vfl обусловлено взаимодействием магн. момента нейтрино (Xv с магн. полем. Как расщепление уровнен, так и их пересечение связаны с рефракцией в неоднородной среде. При спин-флэверной конверсия
изменяются ¦ аромат, и спиральность нентринного состояния, напр. —>¦ Vulд (где vei и Vllfl соответст-
венно левое электронное нейтрино и правое мюонное антинейтрино). Смешивание вызвано взаимодействием т. и. недиагонального магн. момента нейтрино с магн. полем. Расщепление уровней обусловлено различием в массах и взаимодействиях vei и Viir с веществом [6]. Разные типы конверсии отличаются вавнснмостями
эффектов от энергии нейтрино.
Приложения. Области возможных приложений Р. к. и. — нейтринная астрофизика и геофизика — определяются тем, что толща d вещества, проходимая нейтрино, должна быть достаточно большой:
^ii0 s р(0» mN!Gp « 3.10» г/см2. Условия конверсии выполняются в широких интервалах Атг и зш220 (несколько порядков величины) на Солнце и в коллап-сирующих звёздах. Осн. эффекты конверсии в среде — подавление потока нейтрино исходного типа (соответственно появление потоков нейтрино новых Типов) и искажение эиергетпч. спектра нейтрино, завися-
щее определённым образом от Ama и sin220.
Приложения имеют 3 следующих аспекта. Во-первых, поскольку конверсия изменяет свойства потоков нейтрино, её возможные эффекты следует иметь в виду при интерпретации наблюдат. данных нейтринной астрономии. В частности, конверсия может решить проблему солнечных нейтрино. Во-вторых, если Профиль плотностей и исходный спектр нейтрино известны, то, измеряя искажение спектра, можно в принципе определить Ama и sin22e. Р. к. н. открывает уникальные возможности, т. к. сильные изменения в пучках возникают даже при $№нь ‘малых значениях параметров Ыешнвания и Am?, не доступных обычным экспериментам. Если аффекты конверсии ие будут обнаружены, это позволит исключить область параметров Лиг® и sin220, намного перекрывающую область чувствительности существующих и планируемых лаб. экспериментов. Наконец, ЄСЛП Am2 И 9Шг20 известны, то по эффектам конверсии Можно садить о распределении плотностй вещества на їіути нейтрино.
