The R.A.P. Project (Reviews of Astro-Ph)
Нейтрино
(Архив Нейтрино: v.2, 2003,
v.1, 2002-2003)
Authors: K.D. Hoffman
Comments: 33 pages, 21 figures, accepted for publication in the New Journal of Physics
В статье дает обзор по истории и современному состоянию детекторов нейтрино высоких энергий. Имеются ввиду проекты типа Amanda, IseCube etc. (в противопоставлении детекторам низкоэнергичных нейтрино, подобных Borexino etc.). Автор также рассуждает о том, какие открытия нас ждут при вводе в строй детекторов нового поколения с объемом рабочего тела порядка кубического километра.
Authors: G. Giacomelli for the ANTARES collaboration
Comments: 8 pages, invited talk at "New Trends in high-energy physicsa & safe nuclear energy"
Подводный нейтринный детектор ANTARES работает у берегов Франции. Сейчас монтаж уже закончен. Детектор в итоге получился не очень большой. Напомню, что есть и другие европейские проекты (NESTOR, NEMO). В итоге совместными усилиями европейцы должны построить детектор с эффективным объемом порядка кубического километра. Но это в будущем. Пока же - что есть.
Заметка, на мой взгляд, полезна неплохим введением. См. также arxiv:0812.20954, где речь идет о первых результатах ANTARES.
Authors: S.T. Dye
Comments: 3 pages
Коротенький обзор по геонейтрино. Это электронные нейтрино, рождающиеся в бета-распаде. Они излучаются радиоактивными элементами в недрах Земли. В настоящее время два детектора (KamLAND в Японии и Borexino Италии) регистрируют нейтрино от распрада тория и урана. Планируются новые проекты. Все это очень важно для геофизических исследований.
Ввиду краткости и понятности - советую всем прочесть.
Authors: R. Wischnewski for the BAIKAL collaboration
Comments: 8 pages, 12 figures, presented at VLVNT08, to appear in NIM-A
Нейтриные детекторы или строят в подземных лабораториях, или погружают регистрирующую аппаратуру в антарктический лед, или под воду. Уже 10 лет работает эксперимент на озере Байкал. Там зимой со льда под воду опускают фотодетекторы, и несколько месяцев можно вести наблюдения нейтрино.
Сейчас разные коллаборации стремятся построить детекторы с эффективным объемом порядка кубичесого километра. Есть такие планы и в рамках байкальского проекта. В статье рассказывается о современном статусе эксперимента и о планах по созданию километрового детектора (сейчас идет работа с прототипом, о нем см. также arxiv:0811.1110).
Authors: Teresa Montaruli for the ANTARES collaboration
Comments: 8 pages
За последние несколько дней все создающиеся большие нейтринные детекторы отметились короткой заметкой о текущих достижениях. В данной рассказывается об ANTARES. Он создается вблизи Марселя. Первые несколько ниток детекторов уже работают, и в статье обсуждаются результаты, полученные на них. Пока все по плану.
IceCube, который строится в Антарктиде, тоже уже имеет рабочие нити. В статье arxiv:0810.3698 описывается измерение нейтринный осцилляций на этом детекторе.
Наконец NEMO строится у берегов Сицилии. О нем рассказывается в заметке arxiv:0810.3119. Пока это не часть будущего большого детектора, а технологический прототип, но все равно детекторы работают и какие-то данные идут.
Authors: Tyce DeYoung for the IceCube Collaboration
Comments: 7 pages, presented at Neutrino 2008
Антакртический детектор AMANDA-II работал с 2000 годя, а 2007 вошел как составная часть в детектор IceCube, который сейчас построен примерно наполовину. Авторы подводят итоги работы детектора. Накоплено много данных по атмосферным нейтрино. А вот по астрофизическим - только верхние пределы. AMANDе не повезло. Никакие близкие сверхновые не вспыхивали, и пессиместически-реалистические оценки потоков от изветных источников оказались верными. Вот IceCube уже должен будт что-то увидеть .... Рекомендую долистать до последней страницы и посмотреть на рисунок 8, где представлена схема полного IceCube, и показано место AMANDA в нем.
Authors: Matthey D. Kistler et al.
Comments: 7 pages, 4 figures
Описываются преимущества проекта подземного водного черенковского детектора Deep-TITAND, предназначенного для поиска нейтрино достаточной высокой энергии (~15 MeV) от взрывов сверхновых. Для сравнения, Супер-Камиоканде имел всего 32 килотонны воды. Проект Гипер-Камиоканде предполагает 0.5 мегатонн воды. Первый мог видеть нейтрино от коллапса только в масштабе нашей Галактики (уже М31 дает всего порядка одного события), второй - сможет дотянуться всего лишь до 1-2 Мпк, а на таком расстоянии коллапсы происходят редко. Deep-TITAND сможет "видеть" до 3-5 Мпк. На таком расстоянии сидит сразу несколько галактик с достаточно большим темпом звездообразования.
Идея состоит в том, чтобы пожертвовать нейтрино низкой энергии ради разумной стоимости. Поэтому детектор предлагают ставить не очень глубоко под землей, и не очень плотно располагать фотоумножители. Зато можно будет видеть примерно коллапс в год.
Authors: P.A. Sturrock
Comments: 12 pages, 3 figures, ApJ Lett. 688 (Nov 20 2008)
Поток солнечный нейтрино переменен на временах порядка 11-14 лет. Вопрос - а почему? Автор описывает данные наблюдений, обсуждает разные возможности, и предлагает ограничение на магнитный момент нейтрино по этим данным.
Authors: Spencer R. Klein for the IceCUbe Collaboration
Comments: Invited talk presented at Neutrino 2008; 7 pages
Нейтринный детектор IceCube, сооружаемый в Антарктиде, готов уже наполовину. Соответственно, уже детектируются события. О современном статусе проекта и некоторых его предварительных результатах можно прочесть в статье.
О свежих результатах с СуперКамиоканде по осцилляциям солнечных и атмосферных нейтрино можно прочесть тут: arxiv:0810.0573.
Authors: The Borexino Collaboration
Comments: Comments: 6 pages, 4 figures
Авторы описывают наблюдения солнечных нейтрино на установке Борексино в Гран Сассо. Важно то, что авторы впервые говорят об обнаружении интересного эффекта, связанного с осцилляциями нейтрино. Теория говорит нам, что пока нейтрино летят из центра Солнца к нам, работают два основных эффекта. В ядре Солнца осцилляции усилены присутсвием вещества при высокой плотности, это важно для энергий нейтрино выше 5 МэВ. А для низких энергий (менее 2 МэВ) важнее вакуумные осцилляции. Между двумя этими режимами должен быть плавный переход вот этот переход и обнаружен, причем важно, что сделано это на одном детекторе.
Authors: W. C. Haxton
Comments: 37 pages, 15 figures; presentation at an introductory level
Хороший обзор по всем областям нейтринной астрофизики: солнечные нейтрино, атмосферные, от сверхновых, роль нейтрино в нуклеосинтезе, процессы в звездах, нейтрино высоких энергий. Разумеется, перечислены основные установки и планы в этой области. Все жостаточно полно и понятно. Рекомендую.
Authors: Paolo Gondolo, Georg Raffelt
Comments: 4 pages, 1 figure
Как все помнят, недавно эксперимент DAMA снова объявил о сигнале, который может быть результатом детектирования частиц темной материи. Одной из возможных интерпретаций могут быть аксионоподобные частицы (псевдоскаляры) с массой около кэВа. В данной статье авторы показывают, что такая интерпретация во-первых, закрывается данными по солнечным нейтрино, во-вторых - данными по старым звездам (звездам в шаровых скоплениях и белым карликам).
Authors: MiniBooNE Collaboration
Comments: 46 pages, 21 figures
Приводится достаточно подробное описание нейтринного детектора MiniBooNE. Это первая фаза эксперимента BooNE (Booster Neutrino Experiment). Его задача - детальное изучение нейтринных осцилляций, которые наблюдались в проекте LSND.
Эксперимент был разработан в Фермилабе для регистрации превращений (осцилляций) мюонных нейтрино в электронные. Центральной частью детектора является шар с диаметром 12.2 метров, заполненный минеральным маслом. Эксперимент начал работу несколько лет назад и наблюдения продолжаются.
Authors: Spencer R. Klein, for the IceCube Collaboration
Comments: 7 pages, presented at SORMA West 2008 (Symposium on Radiation Measurement and Applications)
Нейтринный детектор IceCube сооружается сейчас в Антарктиде. Пока детекторам этого типа не везло: не было близких сверхновых, а для регистрации сигналов от далеких взрывов у них не хватало чувствительности. IceCube может быть более удачливым, тем более что его размеры позволяют надеяться, что в недалеком будущем мы будем регистрировать нейтринные вспышки от сверхновых, взорвавшихся в соседних галактиках.
Authors: M.C. Gonzalez-Garcia, Michele Maltoni
Comments: 204 pages, 57 figures. All results updated with the new MINOS, KamLAND and Borexino data. Three new sections added: nu magnetic moment, nu decay, two sterile nu's. Many sections and bibliography expanded. Analysis fully updated as of Fall 2007; Journal-ref: Phys. Rept. 460 (2008) 1-129
Авторы сделали кросс-пост в астрофизическую часть огромного обзора по нейтрино, который в оригинальном виде появился год назад. Многие разделы (особенно посвященные экспериментам) вполне доступны неспециалистам.
Authors: Christian Spiering
Comments: 16 pages, 20 figures. To be published in Astronomische Nachrichten
Astroparticle Physics (я буду использовать удачный перевод "космомикрофизика") завоевала статус самостоятельной дисциплины на стыке астрофизики, физики элементарных частиц (и ускорительной, и космических лучей) и космологии. Разумеется, часто невозможно (да и не нужно) точно определить является ли данная работа или проект "космомикрофизическим" или его лучше называть как-то иначе. Как бы то ни было ? Область характеризуется еще и тем, что в ней осуществляются очень дорогие проекты. Поэтому различные агентства строят долгосрочные планы. В статье дается очень интересный обзор того, что планирует в этой области Европа на ближайшие 10 лет.
Основные вопросы, которые ставят перед собой в данной программе ученые, таковы:
Первым стоит вопрос о природе темной материи. Здесь основными кандидатами являются нейтралино и аксионы. Что делается? Во-первых, идут лабораторные эксперименты по прямому детектированию частиц темной материи. В этой области европейцы, пожалуй, активнее других, и планируется продолжать поиски. Во-вторых, есть возможность увидеть частицы, являющиеся продуктами распада или аннигиляции частиц темной материи, например, гамма-кванты. У европейцев сейчас летает спутник PAMELA, от которого можно ожидать интересных результатов до запуска более мощного американского AMS. Однако, похоже, что у PAMELA есть какие-то трудности. В гамма-диапазоне у европейцев есть небольшой спутник AGILE. Планируемый в ближайшие месяцы к запуску американский GLAST будет намного эффективнее. Кроме того, можно искать продукты распада с помощью наземных гамма-телескопов, и тут с H.E.S.S. и MAGIC европейцы впереди планеты всей. Европейские планы по постройке большого морского нейтринного детектора потихоньку претворяются в жизнь, но очень потихоньку (об этом см. ниже). Наконец, в третьих, кое-что могут дать ускорительные эксперименты, и здесь, конечно, все надежды на LHC.
Что касается темной энергии, то тут Европа ограничивается стандартными астрономическими проектами в области наблюдательной космологии. Самым важным, наверное, в ближайшие 10 лет будет запуск спутника Planck (октябрь 2008 года). Кроме того, планируются обзоры в различных диапазонах спектра, но это чистая астрономия, которую космомикрофизика поддерживает морально.
Следующим пунктом стоит поиск распада протона. Для обнаружения надо строить подземные детекторы типа СуперКамиоканде, только на порядок больше. Пока идет проработка нескольких подходов (можно перечислить несколько названий проектов LENA, GLACIER, MEMPHYS, LAGUNA). Планируется, что к 2010 году будет выбран проект. Однако, все еще может сильно замедлиться. Стоимость установки будет порядка полумиллиарда евро. С такими проектами европейцы любят тянуть, поскольку нужно международная кооперация, а "у всех свои проблемы". Разумеется, такой детектор будет и прекрасным нейтринным детектором.
Теперь о "ловле нейтрино за бороду". Здесь интересны не только эксперименты типа морских детекторов с объемом порядка кубического километра. Во-первых, идут попытки померить массу нейтрино в лаборатории по измерению спектра электронов при бета-распаде (эксперимент KATRINA в Германии). Во-вторых, интересны исследования двойного безнейтринного бета-распада. Они должны дать ответ на вопрос о том, являются ли нейтрино майорановскими или дираковскими. Двойной безнейтринный бета-распад возможен только, если нейтрино майорановские.
Космические лучи. Европа активнейшим образом участвует в проекте Оже. Через несколько лет начнется монтаж северной части установки в США (южная полностью готова и работает). В северной части 45 процентов принадлежит Европе. Хотя чаще говорят о космических лучах сверхвысоких энергий, однако и на меньших энергиях есть еще немало нерешенных проблем. Для их разрешения строят отдельные детекторы. Один из детекторов стоит в Германии, и он будет продолжать свою работу.
Гамма-астрономия. Европейцы не собираются останавливаться на успехах, достигнутых группами H.E.S.S. и MAGIC. Разрабатывается проект гораздо более крупной сети наземных гамма-телескопов. По всей видимости будет две сети (северная и южная) с несколько разными параметрами, оптимизированными для изучения галактических источников (юг) и внегалактических (север).
Крайне заманчиво начать регистрировать нейтрино высоких энергий. Это возможно с помощью километровых детекторов в воде или льду. Пока в Антакртиде идет монтаж IceCube, европейцы тестируют в Средиземном море несколько прототипов водных детекторов. О едином европейском детекторе пока идут переговоры. Рано или поздно он наверняка будет построен, но какая-то конкретная информация о дизайне и тп. отсутствует. Кроме того, обсуждаются проекты косвенной регистрации нейтрино очень высоких энергий по радиоизлучению. В качестве рабочего тела тут может выступать, например, Луна.
Наконец, последняя тема связана с гравитационными волнами. В Европе работают VIRGO и GEO600. Апгрейд VIRGO позволит получить прибор, который действительно сможет иметь приемлемый темп регистрации слияний нейтронных звезд и черных дыр. Планируются более крупные установки (Einstein Telescope), но ясно, что даже при оптимистическом развитии событий их сооружение не попадает в ближайшие 10 лет. Что касается космических детекторов, то тут ESA сотрудничает с NASA в деле создания LISA. Пока обсуждается дата запуска 2018 год. Но, скорее всего, она будет несколько отодвинута. В 2010 году европейцы должны запустить прототип. Если с ним все пройдет удачно, то, наверное, появится реальных график реализации большого основного проекта.
Итого. Сейчас космомикрофизика находится на этапе, когда можно успеть снять сливки. Правда, требуется строить очень дорогие и технически сложные установки на земле, под землей, под водой и в космосе. В конце статьи автор приводит сводку проектов (и суммы), которые будут реализовываться в ближайшие 10 лет.
Похоже, что Европа не отстает от США, или отстает не сильно. Ну на ее второе место покушаться вроде бы и
некому.
Authors: A.D. Dolgov
Comments: Talk presented at the meeting of Nuclear Physics Division of Russian Academy of Sci., November, 2007, Moscow. 21 pages, 3 figures
Хороший обзор о роли нейтрино в космологии и о возможности использовать космологические данные для ограничения параметров нейтрино. Затронуты все возможные в данном случае аспекты: от роли нейтрино в формировании крупномасштабной структуры до космологических ограничений на число сортов нейтрино, от ограничений на массы нейтрино до перспектив обнаружения фона космологических нейтрино.
Authors: The KamLAND Collaboration
Comments: 5 pages
KamLAND - Kamioka Liquid scintillator Anti-neutrino Detector. Установка находится на месте бывшего эксперимента Kamiokande.
KamLAND - это 1000-тонный детектор, регистрирующий антинейтрино от атомных реакторов (большинство японских атомных станций находятся в пределах 150-200 км от установки). Кроме этого, детектор "видит" и солнечные нейтрино. Работать эксперимент начал 6 лет назад - в январе 2002 года.
В данной статье приводятся данные по реакторным антинейтрино в приложении к нейтринным осцилляциям.
На рисунке первом приведены данные для квадрата разницы масс между двумя легкими нейтрино, и для угла смешивания (показаны цветом). Также приведны данные, полученные из наблюдений солнечных нейтрино.
На втором рисунке приведено следущее. По горизонтальной оси отложено отношение эффективного расстояния до реакторов - источников антинейтрино (L0=180 км) к энергии частиц. По вертикальной оси приведено отношение двух других величин. Первая из них - это поток антинейтрино (за вычетом фона и гео-нейтрино). Вторая - ожидаемый поток, если бы не было осцилляций. Как видно, осцилляции есть. Точки - данные. Кривая - ожидаемый результат, построенный с использованием определенных в эксперименте параметров.
Квадрат разницы масс легких нейтрино равен примерно 7-8 10-5 eV. Квадрат тангенса угла смешивания легких нейтрино равен примерно 0.5. Более точные данные с описанием неопределенностей и прочими деталями - в статье.
Authors: T. Abe et al.
Comments: Detector report of the International Scoping Study of a future Neutrino Factory and Super-Beam facility, 86 pages, 49 figures
Представлен отчет по разработке нейтринных детекторов для будущих нейтринных экспериментов на ускорителях. Представлены различные альтернативы как для удаленных детекторов, так и для инструментов, работающих на ускорителе.
Authors: S.F.King
Comments: 30 pages, 14 figures, review article suitable for a general audience
Авторское замечание "suitable for a general audience" следует дополнить оговоркой, что речь идет о "физической" аудитории. Обзор в самом деле, на мой взгляд, хорош, но знаний физики и математики таки требует. Собраны все основные вопросы, обсуждающиеся в современной нейтринной физике. Во многих часто упоминаемых пунктах обзор поможет физику, не являющемуся специалистам в близких к физике нейтрино областях, разобраться чуть детальнее, яснее понять некоторые моменты.
Authors: ANTARES Collaboration
Comments: HTML file with clickable links to papers
Коллаборация ANTARES (будущий большой морской нейтринный детектор) собрала все свои статьи для материалов международной конференции по космическим лучам. Но сделано это не в виде "книжки", а в виде набора линков. Все лучше, чем ничего, т.е., чем искать все многочисленные статьи этой группы, раскиданные по архиву.
Authors: The IceCube Collaboration
Comments: 166 pages
``Под одну обложку`` собраны все коротенькие статьи, написанные участниками коллаборации IceCube для материалов последней конференции из серии ICRC.
Authors: A. Kappes for the KM3NeT Consortium
Comments: 5 pages, 7 figures, Proceedings to the "Sixth International Workshop on New Worlds in Astroparticle Physics", Sep. 2007, Faro, Portugal
Следующий шаг в развитии нейтринной астрономии - это постройка телескопов с объемом порядка кубического километра. Рабочим телом может быть или лед (и тогда это проект IceCube), или вода. С водой много проблем, т.к. все основные проекты - морские, а там ``качает``, плавают всякие светящиеся существа и водоросли и тп. Тем не менее, морские проекты разрабатываются. Океанские, вроде бы, все закрыты, а вот европейцы в Средиземном море начали аж целых три проекта: NESTOR, NEMO и ANTARES. Но, видимо, до полномасштабного варианта доберется только один: три проекта объединяют под невнятной аббревиатурой KM3NeT.
Пока новый проект находится в стадии разработки, которая должна закончиться к 2009 году. При этом все три начатых проекта продолжают отрабатывать различные технологические решения. Какие из них войдут в итоговый километровый проект сейчас не ясно.
Еще несколько статей, посвященных проекту KM3NeT: Configuration studies for a cubic-kilometre deep-sea neutrino telescope - KM3NeT - with NESSY, a fast and flexible approach, Sensitivity studies for the cubic-kilometre deep-sea neutrino telescope KM3NeT .
Authors: M.C. Gonzalez-Garcia, Francis Halzen, Michele Maltoni, Hiroyuki K.M. Tanaka
Comments: 10 pages, LaTeX file using RevTEX4, 2 figures and 1 table included
Идея об использовании нейтрино для томографии Земли не нова и постоянно обсуждается. Важно только, чтобы был хороший источник нейтрино (естественный или искусственный) и хороший детектор. Авторы показывают, что можно надеяться на положительный результат с т.н. атмосферными нейтрино и детекторами типа IceCube.
Authors: Francis Halzen
Comments: 16 pages, pdflatex, 7 jpg figures, ICRC style files included. Highlight talk presented at the 30th International Cosmic Ray Conference, Merida, Mexico, 2007
Нейтрино самых высоких энергий возможно будут обнаружены установками типа обсерватории имени Оже или же километровыми детекторами нейтрино. Это было бы черезвычайно существенным открытием. Нейтрино не отклоняются магнитным полем, поэтому они прямо указывали бы на источники (в отличие от протонов и ядер в космических лучах). О том, как могут возникать нейтрино сверхвысоких энергий, как их "поймать за бороду", и что мы сможем узнать с их помощью можно прочесть в обзоре.
Authors: BAILKAL Collaboration: R. Wischnewski
Comments: 4 pages, 4 figures, presented at the 30th ICRC, Merida, Mexico, July 2007
Серия коротких заметок в материалах конференции по космическим лучам, посвященных байкальскому нейтринному телескопу. О некоторых наиболее интересных результатах проекта можно прочесть в статье arxiv:0710.3064. Про прототип нового акустического детектора, создаваемого в рамках байкальского проекта, можно узнать здесь: arxiv:0710.3113.
Authors: I. Amore, for the NEMO Collaboration
Comments: Proceeding of ISCRA 2006, Erice 20-27, JMPA, Vol. 22, No. 21 (2007) 3509-3520
Описано, как движется дело с работами по созданию нейтринного детектора NEMO.
Authors: Borexino Collaboration
Comments: Paper submitted to PRLB. 9 pages, 6 figures (EPS)
Borexino - нейтринный эксперимент, установленный в лаборатории Гран Сассо. С его помощью впервые удалось зарегистрировать т.н. бериллиевые нейтрино от Солнца в режиме реального времени. Это первый случай такой регистрации нейтрино с энергией менее 1 МэВ.
Authors: Gianni Fiorentini, Marcello Lissia, Fabio Mantovani
Comments: 56 pages in RMP ReVTeX format, 36 figures, submitted to Physics Reports.
Большой обзор, посвященный геонейтрино и исследованиям земных недр с их помощью.
Геонейтрино образуются в результате распада радиоактивных элементов (напомню, что для "томографии" Земли в принципе можно использовать и солнечные нейтрино, также, нейтрино от ускорителей могут давать в том числе и геофизическую информацию). Распадаются уран, торий, калий. Информация оказывается уникальной, т.к. вообще каналов получения данных об очень глубоких недрах немного.
Обзор содержит много интересных данных по строению Земли. Кроме того, рассматриваются интересные проекты экспериментов, возможные прорывы в нашем понимании строения планеты и многое другое.
Authors: John F. Beacom
Comments: Lectures given at Exploring New Frontiers Using Colliders and Neutrinos (TASI 2006), Boulder, Colorado, 4-30 Jun 2006; 22 pages, 10 figures
Хороший понятный обзор по нейтринной астрономии (за вычетом солнечных нейтрино). В основном рассмотрены нейтрино от сверхновых, а также нейтринов высоких энергий.
Authors: IceCube Collaboration: A. Achterberg, et al.
Comments: 40 pages, 12 figures, submitted to Phys. Rev. D
Авторы представляют итог обработки данных эксперимента AMANDA-II по поиску нейтрино. Никакого избыточного сигнала не обнаружено. Т.е., на диффузный поток нейтрино можно только установить новый верхний предел.
Authors: K. Graf et al.
Comments: 6 pages, 5 figures, to appear in the proceedings of the International ARENA Workshop, May 28-30th, 2006, University of Northumbria
Услышать нейтрино ...
Оказывается, нейтрино можно регистрировать акустическими детекторами. Если
энергия частицы очень велика, то она порождает каскад частиц. В воде это
приводит к генерации акустических волн, которые можно различить на фоне
высокочастотного (20 КГц) шума с расстояния в 1 км! Строящийся детектор
ANTARES будет включать в себя акустические установки. В статье кратко описан
сам проект, а также его планируемая акустическая часть. Уже в этом году
будут установлены первые "микрофоны для нейтрино".
Authors: E. Waxman
Comments: Perspective article, Science Special Issue on "particle astrophysics" Science 315, 63 (2007)
Хорошая обзорная статья по нейтринной астрофизике. См. также astro-ph/0701170.
Authors: E. Kh. Akhmedov
Comments: 12 pages, Talk given at the XXII International Conference on Neutrino Physics and Astrophysics ``Neutrino 2006'', Santa Fe, June 13-19, 2006. This write-up closely follows the actual talk given at nu2006;
На мой взгляд, очень удачное сочетание подробного изложения с формулами и более доступного с аналогиями и понятными иллюстрациями. Т.о., каждый найдет для себя вариант объяснения того, что же такое нейтринные осцилляции.
Authors: Justin Vandenbroucke
Comments: 6 pages, 3 figures, to appear in the Proceedings of the 2nd TeV Particle Astrophysics Conference, Madison, WI, August 28-31, 2006
Космические нейтрино можно детектировать разными способами. Сейчас, как известно, достраиваются очень крупные установки, которые будут искать нейтрино с помощью оптических методов в толще воды или антарктического льда. Однако для нейтрино очень высоких энергий такие методы поиска не подходят. Нужно что-то иное. О радиометодах я уже недавно писал, их будут использовать в антарктических экспериментах. В этой же статье речь идет об акустических методах, которые предполагается применять к морских экспериментах.
Authors: Charles D. Dermer
Comments: 6 pages, 2 figures, in Proc. of TeV-Particle Astrophysics II, Madison, WI, 28-31 Aug, 2006
Поскольку есть надежда, что в ближайшие годы чувствительность детекторов будет достаточной для регистрации астрофизических нейтрино высоких энергий, актуально обсудить наиболее перспективные источники. В их число вошли гамма-всплески, близары, микроквазары и остатки сверхновых.
Authors: Oleg Y. Gnedin, Jose L. Prieto
Comments: 8 pages, invited review for conference "Globular Clusters, Guide to Galaxies", 6-10 March 2006, University of Concepcion, Chile, ed. T. Richtler, et al
Рассмотрен механизм образования шаровых скоплений в стандартной картине иерархического скучивания. Для этого проведено численное моделирование: от самых ранних этапов формирования галактик до современного их состояния. Показано, что в самом деле, шаровые скопления могут образовываться из гигантских молекулярных облаков, которые успевают появиться на достаточно больших красных смещениях. Дальнейшая эволюция скоплений (и всей системы галактик) приводит к картине достаточно хорошо совпадающей с наблюдаемой. Далекие шаровые скопления (дальше 10 кпк от центра галактики) родились когда-то в более мелких галактиках-спутниках, которые к настоящему моменту уже разрушены.
Authors: The IceCube Collaboration
IceCube - гигантский нейтринный детектор в Антарктиде. Ясно, что такие приборы не создаются за день. Постепенно в лед будут вмораживаться нити с детекторами. Первые уже "на месте" и работают. Анализу первых данных с уже работающей части детектора и посвящена статья. Результаты пока скорее технические чем научные. Вывод: все работает как надо.
Authors: Lawrence M. Krauss
Comments: 10 pages. Invited review lecture, International Workshop on NO-VE, Venice, 2006
Поскольку сейчас стандартная модель это "лямбда-СиДиЭм", т.е. холодная темная материя с космологической постоянной, то о нейтрино космологи как-то стали забывать. В обзоре описывается почему это все-таки не стоит делать.
Authors: Y. Becherini (for the ANTARES Collaboration)
Comments: 3 pages, Talk given at TAUP 2005, Zaragoza, Spain
Коротенькая заметка о состоянии дел на строящемся нейтринном телескопе ANTARES. Сам детектор будет в в полном масштабе запущен менее чем через два года (речь идет о конце 2007, но всегда "что-то происходит", и сроки начала работы крупных экспериментов обычно затягиваются). Пока работает тестовая "нить". Результаты обнадеживают.
Authors: Chris Quigg
Comments: 19 pages, 11 figures in 19 files, uses pdproc.sty (included). Invited talk at NO-VE 2006, Neutrino Oscillations in Venice
Есть надежда, что новые установки (IceCube, Auger, ...) смогут регистрировать нейтрино сверхвысоких энергий. С реликтовыми нейтрино сложнее, но когда-нибудь и их научаться ловить. Обо всей этой науке (и об астрофизической части, и о технической, и о физике между ними) можно прочесть в обзоре.
Authors: Chris L. Fryer, Alexander Kusenko
Comments: 22 pages including 8 figures, submitted to ApJ, version with high resolution figures can be found at this http URL
Как известно, при своем рождении во взрывах сверхновых нейтронные звезды получают "тычки" (удары, толчки, кики - kicks). Причин для этого может быть несколько, например - несимметричное излучение нейтрино. Авторы рассмотрели, как такие "нейтринные удары" могут повлиять на динамику взрыва. Показано, что вклад нейтрино помогает устроить настоящий взрыв с выбросом. Конечно, это еще не значит, что основные проблемы механизма взрыва сверхновых решены ...
Authors: The IceCube Collaboration: Mathieu Ribordy, et al
Comments: 15 pages, 8 figures Invited talk contribution at 5th International Conference on Non-accelerator New Physics (NANP 05), Dubna, Russia, 20-25 Jun 2005
AMANDA - это нейтринный ледяной (т.е. находящийся в толще льда) детектор, установленный в Антарктиде. ICECUBE - это будущий детектор, качественно похожий на AMANDA, но превосходящий его по размерам. В коротком обзоре описываются оба проекта. Описывается что уже получила AMANDA, и что в будущем сможет получить ICECUBE.
Подробнее об ICECUBE можно прочесть в следующей статье, а эта послужит неплохим введением.
Authors: The IceCube Collaboration
Comments: 75 pages, 60 figures
Собрано 18 коротких статей, посвященных различным аспектам нейтринного телескопа ICECUBE.
Authors: Baikal Collaboration
Comments: 4 pages, 5 figures, Proceedings of 29th International Cosmic Ray Conference (ICRC) 2005, Pune, India
В связи с несколькими конференциями появилось сразу несколько препринтов. подготовленных разными докладчиками, по последним результатам Байкальского нейтринного эксперимента (astro-ph/0507698, astro-ph/0507712, astro-ph/0507713, astro-ph/0507715).
Authors: Ofelia Pisanti, P.D. Serpico
Comments: 4 pages, 1 figure, to appear in the proceedings of IFAE, Catania 2005
Дается обзор роли нейтрино в космологии в свете последних результатов по изучению крупномасштабной структуры, первичного нуклеосинтеза и анизотропии реликтового фона.
Authors: G.L. Fogli et al.
Comments: Invited article, submitted to "Progress in Particle and Nuclear Physics"; all the figures in eps format can be download from the webpage http://www.ba.infn.it/~now2004/PPNP_review/
По словам авторов обзор включает в себя все последние данные по измерениям масс нейтрино, а также других параметров, характеризующих эти частицы.
Authors: F. Halzen
Comments: 49 pages, 9 figures. Lectures presented at the International WE Heraeus Summer School on Physics with Cosmic Accelerators
Как читатель хорошо знает, полным ходом идет создание нескольких крупных нейтринных детекторов. Кроме того, проект Оже (Auger) сможет внести свой вклад в наблюдения нейтрино высоких энергий. Поэтому тема является достаточно горячей, ее включают в программы школ по астрофизике и физике, а иногда она прямо-таки доминирует.
В предлагаемых лекциях дан достаточно полный обзор области с упором на наблюдения нейтрино, а также на источники их порождающие.
Authors: GNO COLLABORATION: M. Altmann et al.
Comments: 22 pages incl. 9 Figures and 8 Tables. to appear in: Physics Letters B (accepted April 13, 2005)
GNO - Gallium Neutrion Observatory. Это нейтринная обсерватория в подземном комплексе в Гран Сассо в Италии. В статье представлены результаты пятилетней работы установки.
Authors: Todor Stanev
Comments: 16 pages, 10 postscript figures, to appear in Proceedings of the Venice 2005 Workshop on neutrino telescopes
В основном обсуждаются процессы, в которых рождаются нейтрино сверхвысоких
энергий. Это актуальная тема, т.к. уже строящиеся установки (например,
Auger) смогут их регистрировать. Также рассмотрены и потоки космических
нейтрино более низких энергий.
Authors: Max Tegmark
Comments: 4 pages, 2 figs, in "Neutrino Physics", Proceedings of Nobel Symposium 129, eds., L Bergstrom, O. Botner, P. Carlson, P. O. Hulth, and T. Ohlsson
Кратко обсуждаются современные пределы на массу нейтрино, полученные по
данным космологических исследований. Результат составялет 0.42 эВ. Это
уступает данным по атмосферным нейтрино. Однако автор обсуждает, как в
ближайшее время из космологии можно получить более точные данные.
Authors: P. Miocinovic et al.
Comments: Presented at 22nd Texas Symposium on Relativistic Astrophysics at Stanford, Palo Alto, 13-17 December 2004, (TSRA04-2516) 6 pages, LaTeX, 10 eps figures
В 1962 году Гурген Аскарян высказал гипотезу, что поток частиц в плотной среде будет давать когерентное черенковское радиоизлучение. Эффект уже наблюдался в лаборатории при обстреле гамма-лучами контейнеров с песком. Рассматриваются различные варианты наблюдения эффекта в "астрономических ситуациях", например, наблюдение эффекта при пролете частиц сквозь Луну. В этом случае наш спутник выступил бы в роли детекторам частиц космических лучей. Есть и другие идеи. С одной из них и связан антарктический проект ANITA.
Нейтрино высокой энергии пролетает сквозь Землю и порождает в антарктическом ледяном покрове поток частиц. Частицы дают радиоизлучение, которое и улавливается детектором.
Пока проведены тесты, о которых и рассказывается в статье.
Authors: A. Melchiorri et al.
Comments: 5 Pages. To appear in the Proceedings of NOW2004, Conca Specchiulla, Otranto Italy, September 2004
Используя данные по микроволновому фону и крупномасштабной структуре, авторы получают ограничения на сумму масс нейтрино. Эти результаты обсуждаются в контексте различных наземных экспериментов (например, по нейтринным осцилляциям).
Authors: Todor Stanev
Comments: 4 pages, 3 figures, Presentation at the Neutrino Oscillation Workshop - NOW2004
Декабрь-январь - пора подведения итогов. В этой небольшой заметке рассказывается о том, что происходило с установкой IceTop в прошлом году. Напомним, что IceTop - это "верхушка айсберга", называемого IceCube, т.е. это наземная часть гигантского нейтринного телескопа. Оба детектора только строятся, поэтому "многое сделано, но многое еще предстоит". В декабре началась установка некоторого оборудования.
См. также обзор The Pierre Auger Observatory -Status and Prospects, в котором описывается состояние дел в проекте Auger.
Authors: Gary Steigman
Comments: Accepted for publication in the Proceedings of Nobel Symposium 129, "Neutrino Physics"; to appear in Physics Scripta, eds., L Bergstrom, O. Botner, P. Carlson, P. O. Hulth, and T. Ohlsson
Предсказания теории первичного нуклеосинтеза можно проверять по данным
измерений обилия некоторых элементов. В свою очередь, теория завязана на
свойства реликтовых нейтрино. Значит, можно прокинуть мостик от наблюдений
обилия элементов к свойствам нейтрино.
Authors: Esteban Roulet
Comments: 26 pages, Lectures given at the V Latin-American Simposium of High Energy Physics, Lima, Peru, July 2004. (This is an updated and enlarged version of astro-ph/0011570)
В лекциях сведены воедино основные данные по нейтрино. Статья не астрономическая, т.е. астроприложения занимают достаточно мало места. Так что весь объем отводится под физику, в основном под феноменологию нейтрино.
Authors: John N. Bahcall
Comments: Neutrino Physics, Proceedings of the Nobel Symposium 2004, Enkoping, Sweden, August 19-24, 2004. Eds. L. Bergstrom, O. Botner, P. Carlson, P.O. Hulth & T. Ohlsson
Дается обзор современных представлений о модели солнца и расчетах потоков нейтрино от него.
См. также статью New solar opacities, abundances, helioseismology, and neutrino fluxes.
Authors: Efe Yazgan, Mehmet T. Zeyrek
Comments: 6 pages, 1 figure
Authors: Liu Xuewen, Zheng Xiaoping, Hou Defu
Comments: 10 pages, 2 figures
Две статьи, связанные общей тематикой: излучение нейтрино сильнозамагниченными нейтронными звездами.
Авторы первой статьи пытаются объяснить, почему магнитары должны быть горячими. Они полагают, что наличие у нейтрино небольшого магнитного момента приведет в длинным временам охлаждения сильнозамагниченных звезд. Во второй статье ситуация прямо противоположна: авторы показывают, что странные звезды с большим магнитным полем будут остывать быстро. Конечно, основные выводы двух статей друг другу не противоречат, но для объяснения природы наблюдаемых магнитаров (например, в источниках повторяющихся гамма-всплесков и в аномальных рентгеновских пульсарах) должно подходить только что-то одно (или ни одного).
Authors: John N. Bahcall and Aldo M. Serenelli
Comments: 46 pages; software and data at http://www.sns.ias.edu/~jnb
Как известно, проблема солнечных нейтрино до конца не разрешена. Отвлекаясь от неопределенностей, связанных с самими трудноуловимыми частицами, авторы обсуждают другие типы неопределенностей, и показывают, что ключевым является неточное знание обилия различных химических элементов на Солнце.
Authors: John N. Bahcall
Comments: To appear in the 3rd edition of the Encyclopedia of Physics, eds. G. Trigg and R. Lerner (Wiley-VCH, Weinheim 2005)
Статья по солнечным нейтрино, написанная Джоном Бакалом для Энциклопедии по физике. Наверное, другие комментарии излишни.
В дополнение стоит прочесть другую статью The Neutrino Matrix
Authors: Shin'ichiro Ando and Katsuhiko Sato
Comments: 29 pages, 8 figures, submitted to New Journal of Physics
Откуда может взяться нейтринный фон? У него два достаточно мощных, но очень разных источника: ранняя и очень горячая Вселенная (этот фон подобен электромагнитному реликтовому излучению и имеет почти такую же температуру, только отделение нейтрино от вещества произошло гораздо раньше) и нейтрино испускаемые коллапсирующими ядрами космологических сверхновых. Регистрация нейтрино с температурой в несколько градусов кельвина на сегодня нереально. А вот нейтрино от сверхновых вполне доступны современным приборам и могут принести очень много полезной информации. Именно этим двум вопросам посвящен обзор.
Authors: Gianni Fiorentini et al.
Comments: 7 pages, 2 figures, presented at Neutrino 2004 in Paris
Как получать непосредственные данные из земных глубин? Например, с помощью нейтрино, возникающих при распаде радиоактивных элементов (урана, тория, калия). В обзоре (не таком уж и коротком все-таки) рассматриваются основные идеи и подходы к этой проблеме. Обсуждаются как разные теории внутреннего строения ЗЕмли, которые можно было бы подтвердить или отвергнуть, а также планируемые специальные нейтринные детекторы.
Authors: E. V. Korolkova, for the ANTARES collaboration
Comments: 8 pages, 8 figures
ANTARES - черенковский подводный нейтринный телескоп, который строится в средиземном море на глубине 2500 м. К окончанию строительства в 2007 году должен состоять из 12 гирлянд, содержащих 900 фотоумножителей. Но уже сейчас он частично построен и его установленные части уже тестируются. Более подробное описание сегодняшнего состояния данного проекта вы найдете в статье.
Authors: V. A. Kudryavtsev (for the ANTARES Collaboration)
Comments: 4 pages, 3 figures, Contribution to the Rencontres de Moriond - Cosmology: Exploring the Universe (La Thuile, 28 March - 4 April, 2004)
Похоже, что проект ANTARES все-таки будет осуществлен! Прототипы уже работали. Были некоторые проблемы, из которых сделали правильные выводы. Окончательный вариант первой очереди должен вступить в строй в 2006 г., и, похоже, это вполне реалистичный срок.
О другом нейтринном детекторе - ICECUBE - расположенном в Антакртике, можно прочесть в статье Fazely IceCube: The Cubic Kilometer Neutrino Telescope at the South Pole. Установка обоурдования для этого эксперимента начнется в конце этого года и продлится около 6 лет.
Authors: John Bahcall
Comments: Written for a general audience, Published http://www.nobel.se.physics/articles/bahcall/ on April 28, 2004
Сам Джон Бакал рассказывает о нейтрино! Повествование описывает достижени последних трех лет.
Можно также отметить свежий обзор
Solar Neutrino Measurements, посвященный экспериментам по солнечным
нейтрино.
Authors: Jonathan L. Feng
Comments: 66 pages, 28 figures, lectures given at the 2003 SLAC Summer Institute: Cosmic Connections to Particle Physics, in the Proceedings SLAC-R-702 and to appear in Annals of Physics
Большой обзор по приложениям современных теорий к космологии. Статья написана понятным языком со множеством иллюстраций, изложением основ и с описаниями возможных проверок предсказаний теории. Для последнего автора отводит довольно много места, перечисляя основные эксперименты (как уже завершенные, так и идущие и планирующиеся) в различных областях: нейтринные детекторы, поиск темной материи и т.д. Соответственно описаны результаты этих экспериментов. В общем: теория и практика в одном флаконе!
Authors: M.Honda et al.
Comments: 32 pages, 21 figures, subm. to Phys.Rev.D
Авторы провели повторные расчеты потоков атмосферных нейтрино, на этот раз с рамках трехмерной геомагнитной модели. Согласно их утверждениям точность полученных потоков лучше чем 10% на энергиях ниже 10 ГэВ. Подробное описание проделанной работы привело к тому, что получился неплохой обзор по указанному вопросу.
Authors: R. Foot and Z. K. Silagadze
Comments: about 9 pages
Некоторые современные теории элементарных частиц утверждают, что кроме нашего мира, в котором все тела состоят из известных нам фотонов, протонов, электронов и т.д. в этой же самой Вселенной может существовать еще один, такой же по разнообразию свойств мир, построенный из других частиц, которые называют "зеркальными" (отсюда "зеркальное вещества" и "зеркальная вселенная"). Набор зеркальных частиц и их взаимодействия между собой могут быть такими же (строго или приближенно) как в нашем мире или же могут совершенно от них отличаться. Основной особенностью зеркальных частиц является то, что с нормальным веществом они взаимодействуют либо только гравитационно, но это очень жесткое ограничение, после введения которого остается совсем мало интересной физики. Поэтому в последнее время при рассмотрении зеркальных теорий дополнительно предполагают наличие (слабого) смешивания обычных и зеркальных частиц. Это означает, что при некоторых условиях зеркальные нейтрино или (как в этой статье) фотоны могут превращаться в соответствующие обычные частицы и наоборот. Никакое другое взаимодействие между обычным и зеркальным веществом невозможно (т.е. мы его не можем даже напрямую увидеть).
Если зеркальное вещество во своим (внутренним) свойствам похоже на наше, то из него будут образовываться галактики (зеркальные), в них звезды, а массивные зеркальные звезды будут заканчивать свою эволюцию взрывами сверхновых (в зеркальном мире). Причем обычные и зеркальные галактики будут скорее всего совпадать (оба сорта вещества будут расположены в общей гравитационной потенциальной яме), а отдельные звезды - располагаются независимым образом.
При взрыве зеркальной сверхновой выделяется поток энергии, в основном в нейтрино и фотонах. Часть этих зеркальных фотонов может превратиться в обычные. А возникающая "на пустом месте" сверхмощная вспышка излучения может объяснить некоторые наблюдаемые в космосе интересные феномены.
Авторы статьи приводят три таких явления:
- "Великий Аннигиллятор" - источник позитронов в центре Галактики, наблюдаемый по аннигиляционной линии 511 кэВ;
- гамма-всплески и
- сверхновые.
А вообще статья очень простая и прозрачная.
Authors: Steen Hannestad
Comments: 21 pages, 4 figures
В обзоре рассмотрено современное состояние нейтринной космологии: от момента отсоединения нейтрино от вещества и существования стерильных нейтрино, до эффектов, проявляющихся в крупномасштабной структуре и реликтовом излучении. Особое внимание автор уделяет "измерению масс" нейтрино по космологическим данным.
Authors: John N. Bahcall, Carlos Pe\~na-Garay
Comments: 17 pages, Submitted to the Neutrino Focus Issue of New Journal of Physics
Обзор современного состояния дел в изучении солнечных нейтрино.
Authors: F. Suekane et al.
Comments: 12 pages 11 figures, 1 table. Proceedings for "KEK-RCNP International School and mini-Workshop for Scintillating Crystals and their Applications in Particle and Nuclear Physics". (Nov., 17-18, 2003, KEK, Japan.)
Дано подробное описание очень высококачественного жидкого сцинциллятора,
используемого в нейтринном эксперименте KamLAND.
Авторы полагают, что одной из важнейших составляющих успеха этого проекта по
изучению нейтринных осцилляций была высокая чистота (в смысле фоновой
радиоактивности) сцинциллятора.
Authors: Christian Spiering, for the BAIKAL Collaboration
Comments: 4 pages, 7 figures. Talk given at the VLVNT Workshop
Очень короткая заметка, про продолжающийся и развивающийся эксперимент на подводном черенковском нейтринном телескопе на озере Байкал. Каких-либо феерических открытий там не сделано, но есть результаты, работа идет, есть и планы на будущее.
Authors: M. Prakash, S. Ratkovic, S. I. Dutta and PALS
Comments: 19 pages, 12 figures
Обсуждаются нейтринные процессы в полупрозрачном (для нейтрино) веществе сверхновых и почти непрозрачных протонейтронных звездах. Рассматриваются вопросы регистрации нейтринного сигнала на Земле на существующих установках и возможность на этой основе различить те или иные модели нейтронных звезд.
(Архив Нейтрино: v.2, 2003,
v.1, 2002-2003)
Регистрация нейтринного сигнала от сверхновой 1987A на установках Kamiokande и IMB была возможна только на ранних этапах существования протонейтронной звезды (<10 с) и не накладывало ограничений на массу и свойства нейтронной звезды. Регистрация вспышки сверхновой в центре нашей Галактики на современных установках (SNO, USO или SuperKamiokande) позволит определить массу нейтронной звезды и определить состояние ее вещества.
миниобзор astro-ph/0403286 Нейтринные эксперименты и их приложения (Neutrino Experiments and Their Implications) Authors: A.B. Balantekin Comments: 8 pages, 3 figures Дан обзор современного состояния эксперимента с солнечными, реакторыми и ускорительными нейтрино. А также описано применение результатов этих экспериментов в нейтринной и солнечной физике, теории ядерных двухчастичных взаимодействий и нуклеосинезе r-процессов.
Выпуск 70. 16-22 февраля 2004
Authors: Z. Fodor, S.D. Katz, A. Ringwald, H. Tu Comments: 20 pages, 12 figure Согласно современным теоретическим представлениям фотоны с энергиями выше 4x1019 эрг не могут преодолевать космологические расстояния из-за взаимодействия с мягкими фотонами реликтового излучения, и в спектре космических лучей выше этой энергии должен наблюдаться завал (который носит имена Грейсена-Зацепина-Кузьмина). Похоже, однако, что этот завал не наблюдается (в данных разных обсерваторий есть некоторые противоречия). Авторы данной статьи предлагают новое объяснение - более сильное взаимодействие нейтрино с нуклонами (протонами и нейтронами) на этих энергия.
Выпуск 68. 01-07 февраля 2004
Authors: N.E. Mavromatos Comments: 29 pages, talk at `Neutrino-Oscillations in Venice 2003'', December 3-5 2003 После обзора некоторых подходов к квантовой гравитации автор обсуждает возможную феноменологию. Об астрономии нейтрино высоких энергий см. также недавний обзор High-Energy Neutrino Astronomy.
Выпуск 66. 19-26 января 2004
Authors: Dan Hooper Comments: 10 pages. Based on review talk given at the 2004 Cracow Epiphany Conference on Astroparticle Physics В некотором смысле современная физика элементарных частиц находится в состоянии кризиса (застоя), вызванного невозможностью экстенсивного развития: строить новые ускорители, которые на порядки превосходили бы предыдущие по энергии, очень дорого. Поэтому физики все чаще смотрят в небо не только с мольбой о помощи, но и в поисках высокоэнергичных частиц. Помните:"Вселенная - это ускоритель для бедных". В даннойм обзоре автор рассматривает вопрос о том, что могут дать наблюдения космических нейтрино высоких энергий для исследований расширений Стандартной модели (о стандартной модели см. обозрение Игоря Иванова).
|
Публикации с ключевыми словами:
астрофизика - обзоры - astro-ph
Публикации со словами: астрофизика - обзоры - astro-ph | |
См. также:
Все публикации на ту же тему >> |