Skip to main content
SUPERVISOR
Mansour Haghighat,Farhang Loran
منصور حقیقت (استاد راهنما) فرهنگ لران اصفهانی (استاد مشاور)
 
STUDENT
Ehsan Bavarsad
احسان باورساد

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده فیزیک
DEGREE
Doctor of Philosophy (PhD)
YEAR
1385

TITLE

Particle Processes in a Magnetic Field Background
In this thesis, we have shown that corrections due to the magnetic field background can produce circular polarization in CMB photons. The nucleon-nucleon scattering in a large magnetic background is considered to find its potential to change the neutrino emissivity of the neutron stars. For this purpose, we consider the one-pion-exchange approximation to find the nucleon-nucleon cross section in a background field as large as 10 15 –10 18 G. We show that the nucleon-nucleon cross section in neutron stars with temperatures in the range 0.1–5MeV can be changed up to the 1 order of magnitude with respect to the one in the absence of the magnetic field. Around B= 10 18 G the emissivity changes about an order of magnitude with respect to its corresponding value without magnetic field. Furthermore, the enhancement on the emissivity is higher for the lower temperatures. We show that corrections due to magnetic field in speed of neutrino are much smaller than anomaly reported by OPERA experiment. By obtaining the mixing angle and square mass difference in large magnetic field of neutron star, we show that this magnetic field cannot be larger than 10 16 G. We show that the Lorentz violation parameters such as c µ? and d µ? can be generated by the magnetic background. We obtain c µ? and d µ? of the order of 10 -27 for a neutrino, we also obtain H µ? of the order of 10 -36 eV for an electron-neutrino and d µ? around 10 -17 for electron in a magnetic background about 1G. Although the obtained results for neutrino is far from the experimental bounds, the magnetic field can produce the electron d µ? parameter as large as the current experimental bounds on this parameter. We have studied gravitational collapse of a compact star as a complete degenerate Fermi gas of neutrons, protons and electrons. We find fluxes of 10MeV electron- neutrinos and GeV electron and muon flavor neutrinos. The ratio of total muon flavor neutrinos to the total electron flavor neutrinos is computed at the source and after oscillation effects at the Earth, which is less than 1. We find that number of GeV antineutrino events in an ordinary detector such as Kamiokande is grater than 1 and total energy of neutrino flux is larger than 10 52 erg. Key Words : Magnetic field background, Circular polarization of the CMB radiation, Neutron star, Nucleon-nucleon scattering, Neutrino emissivity, Speed of neutrino, Neutrino oscillation, Gravitational collapse, High-energy neutrinos.
در این پایان‌نامه، نشان داده‌ایم که تصحیح‌های برآمده از میدان‌های مغناطیسی زمینه در رویه‌ی آخرین پراکندگی می‌توانند از راه پراکندگی کامپتون، در تابش ریز موج زمینه‌ی کیهانی CMB، قطبش دایره‌ای تولید کنند. پراکندگی نوکلئون-نوکلئون در یک میدان مغناطیسی زمینه‌ی بزرگ، با هدف یافتن تأثیر آن بر تابندگی نوترینو از ستاره‌های نوترونی، مطالعه شده است. نشان داده‌ایم که سطح مقطع پراکندگی نوکلئون-نوکلئون در ستاره‌های نوترونی با دماهای 0.1-5 MeV تا اندازه‌ی1 مرتبه‌ی بزرگی، نسبت به هنگامی که میدان مغناطیسی نادیده گرفته می‌شود، تغییر می‌کند. برای دماهای چند MeV تابندگی نوترینو در میدان‌های مغناطیسی دوروبر 10 18 G، نزدیک به 1 مرتبه نسبت به تابندگی در نبود میدان مغناطیسی بزرگ می‌شود. افزون‌بر این، افزایش تابندگی برای دماهای پایین‌تر بزرگ‌تر است. بنابراین تحول گرمایی ستاره‌های نوترونی در دوره‌ی سردشدن دیر-گاه برای B?10 15 G می‌تواند به‌طور چشم‌گیری تغییر کند. تندی و نوسان‌های نوترینو در یک میدان مغناطیسی زمینه نسبت به خلأ تصحیح می‌شوند. درباره‌ی تندی نوترینو نشان داده‌ایم که تصحیح‌های برآمده از میدان مغناطیسی زمینه بسیار کوچک‌تر از ناهنجاری اندازه‌گیری شده در آزمایش OPERA هستند. هم‌چنین با به‌دست آوردن زاویه‌های آمیختگی و اختلاف جرم‌های مؤثر در میدان مغناطیسی ستاره‌های نوترونی نشان داده‌ایم که برای این‌که این پارامترها به داده‌های موجود نزدیک بمانند باید اندازه‌ی میدان مغناطیسی این ستاره‌ها B?10 16 G باشد. عمل‌گر خود-انرژی یک ذره‌ی دیراک در میدان مغناطیسی زمینه را مطالعه کرده‌ایم و نشان داده‌ایم که برخی از پارامترهای نقض لورنتس می‌توانند به‌وسیله‌ی این میدان مغناطیسی زمینه تولید شوند. ما در میدان مغناطیسی زمینه به‌بزرگی 1G، پارامترهای نقض لورنتس c ?? و d ?? را برای یک نوترینو نزدیک به 10 -27 هم‌چنین پارامتر H ?? را برای یک نوترینوی الکترونی از مرتبه‌ی 10 -36 eV و پارامتر d ?? را برای یک الکترون نزدیک به 10 -17 به‌دست آورده‌ایم. اگرچه اندازه‌های به‌دست آمده برای پارامترهای نقض لورنتس نوترینو از حدهای آزمایشگاهی کوچک‌تر است اما اندازه‌ی به‌دست آمده برای الکترون به‌همان بزرگی حدهای آزمایشگاهی است. افزون‌بر این، با درنظر گرفتن ستاره‌های فشرده به‌صورت گاز‌های فرمی به‌طور کامل تبهگن به‌مطالعه‌ی تابش نوترینوهای پرانرژی در رمبش‌های گرانشی این ستاره‌ها پرداخته‌ایم. معادله‌های تعادل ترمودینامیکی را به‌طور تحلیلی حل کرده و تعداد نوترینوهای تولید شده را به‌دست آورده‌ایم. هم‌چنین با درنظر گرفتن این‌که 10% وردش انرژی بستگی گرانشی ستاره به انرژی نوترینوهای تولید شده تبدیل شود، میانگین انرژی نوترینوهای تابیده شده را محاسبه کرده‌ایم. دریافته‌ایم که افزون‌بر یک شار از نوترینوهای الکترونی با میانگین انرژی نزدیک به 10MeV شاری از نوترینوها و پادنوترینوهای با طعم‌های الکترونی و میونی با میانگین انرژی نزدیک به 1GeV نیز خواهیم داشت. نسبت تعداد کل نوترینوها و پادنوترینوهای با طعم میونی به تعداد کل نوترینوها و پادنوترینوهای با طعم الکترونی را در چشمه و پس‌از نوسان‌ها و رسیدن به زمین حساب کرده‌ایم که کمتر از 1 خواهد بود. هم‌چنین نشان داده‌ایم که تعداد رویدادهای پادنوترینویی با انرژی نزدیک به 1GeV در یک آشکارساز معمولی مانند کامیوکانده بزرگ‌تر از 1 و انرژی کل شار نوترینویی از 10 52 erg بزرگ‌تر خواهد بود. واژه های کلیدی: میدان مغناطیسی زمینه، قطبش دایره‌ای تابش CMB، ستاره نوترونی، پراکندگی نوکلئون-نوکلئون، تابندگی نوترینو، تندی نوترینو، نوسان نوترینو، رمبش گرانشی و نوترینوهای پرانرژی.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی