Preview

Известия Национальной академии наук Беларуси. Серия физико-математических наук

Расширенный поиск

Предсказание солнечных вспышек с помощью нейтринных детекторов второго поколения

https://doi.org/10.29235/1561-2430-2023-59-2-147-157

Аннотация

Предлагается физически обоснованный метод прогнозирования суперсолнечных вспышек с помощью нейтринных детекторов, работа которых основана на использовании когерентного упругого рассеяния нейтрино на ядрах. Исследуется поведение нейтринных пучков, проходящих через спаренные солнечные пятна, которые являются источниками будущих солнечных вспышек. Рассматривается эволюция пучка левосторонних электронных нейтрино и пучка левосторонних мюонных нейтрино, которые образовались в конвективной зоне после прохождения резонанса Михеева – Смирнова – Вольфенштейна. Предполагается, что нейтрино обладает такими мультипольными моментами, как зарядовый радиус, магнитный и анапольный моменты, в то время как магнитное поле спаренных солнечных пятен является вихревым, неоднородным и обладает скручиванием. Даются оценки ослабления нейтринных пучков после прохождения резонансных переходов. Показывается, что в случае суперсолнечных вспышек эти ослабления могут быть зарегистрированы нейтринными детекторами второго поколения только тогда, когда нейтрино имеет дираковскую природу. 

Об авторах

О. М. Бояркин
Белорусский государственный университет
Беларусь

Бояркин Олег Михайлович – доктор физико-математических наук, профессор

пр. Независимости, 4, 220030, Минск



И. О. Бояркина
Университет Тускии
Италия

Бояркина Ирена Олеговна – кандидат наук, ассистент, инженерно-экономический факультет

ул. Парадизо, 47, 01100, Витербо



Список литературы

1. Okun L. B., Voloshin M. B., Vysotsky M. I. Neutrino electrodynamics and possible consequences for solar neutrinos. Journal of Experimental and Theoretical Physics, 1986, vol. 91, p. 754–765.

2. Lingam M., Loeb A. The Extended Habitable Epoch of the Universe for Liquids Other than Water. Arxiv [Preprint], 2021. Available at: https://arXiv:2101.10341v1[astro-ph.EP]. https://doi.org/10.48550/arXiv.2101.10341

3. Carrington R.A., Description of a Singular Appearance seen in the Sun on September 1, 1859. Monthly Notices of the Royal Astronomical Society,1859, vol. 20, no. 1, pp. 13–15. https://doi.org/10.1093/mnras/20.1.13

4. Syrovatsky S. I. Acceleration of solar and galactic cosmic rays. Annals Review Astronomic and Astrophysics, 1981, vol. 20, p. 163.

5. Shibata K., Magara T. Solar Flares: Magnetohydrodynamic Processes. Living Reviews in Solar Physics, 2011, vol. 8, art. no. 6. https://doi.org/10.12942/lrsp-2011-6

6. Galloway D. J., Weiss N. O. Convection and magnetic fields in stars. The Astrophysical Journal, 1981, vol. 243, pp. 945–953. https://doi.org/10.1086/158659

7. Colak T., Qahwaji R. Automated Prediction of Solar Flares Using Neural Networks and Sunspots Associations. Soft Computing in Industrial Applications. Berlin, 2007, pp. 316–324. https://doi.org/10.1007/978-3-540-70706-6_29

8. Ahmed O. W., Qahwaji R., Colak T., Higgins P. A., Gallagher P. T., Bloomfield D. S. Solar Flare Prediction Using Advanced Feature Extraction, Machine Learning, and Feature Selection. Solar Physics, 2013, vol. 283, no. 1, pp. 157–175. https://doi.org/10.1007/s11207-011-9896-1

9. Lee J. Y., Moon Y. J., Kim K. S., Park Y. D., Fletcher A. B. Prediction of daily maximum x-ray flux using multilinear regression and autore- gressive time-series methods. Journal the Korean Astronomical Society, 2007, vol. 40, no. 4, pp. 99–106. https://doi.org/10.5303/jkas.2007.40.4.099

10. Nishizuka N., Sugiura K., Kubo Y., Den M., Watari S., Ishii M. Solar Flare Prediction Model with Three Machine-learning Algorithms using Ultraviolet Brightening and Vector Magnetograms. The Astrophysical Journal, 2017, vol. 835, no. 2, p. 156. https://doi.org/10.3847/1538-4357/835/2/156

11. Kanya Kusano, Tomoya Iju, Yumi Bamba, Satoshi Inoue. A physics-based method that can predict imminent large solar flares. Science, 2020, vol. 369, no. 6503, pp. 587–591. https://doi.org/10.1126/science.aaz2511

12. Kopeliovich V. B., Frankfurt L. L. Isotopic and chiral structure of neutral current. Journal of Experimental and Theoretical Physics, 1974, vol. 19, pp. 145–147

13. Freedman D. Z. Coherent effects of a weak neutral current. Physical Review D, 1974, vol. 9, no. 5, p. 1389–1392. https://doi.org/10.1103/physrevd.9.1389

14. Akimov D. Observation of coherent elastic neutrino-nucleus scattering. Science, 2017, vol. 357, no. 6356, pp. 1123–1126.

15. Akimov D. Yu., Berdnikova A. K., Belov V. A., Bolozdynya A. I., Burenkov A. A., Dolgolenko A. G., Efremenko Yu. V. [et al.]. Status of the RED-100 experiment. Journal of Instrumentation, 2017, vol. 12, no. 6, pp. C06018. https://doi.org/10.1088/1748-0221/12/06/c06018

16. Akimov D. Yu. The RED-100 experiment. The 2nd International Conference on Particle Physics and Astrophysics, 2016, Moscow, Russian Federation, October 10–14, 2016. Moscow, 2016.

17. Boyarkin O. M., Bakanova T. I. Solar neutrino oscillations in extensions of the standard model. Physical Review D, 2000, vol. 62, no. 7, pp. 075008. https://doi.org/10.1103/physrevd.62.075008

18. Boyarkin O. M., Boyarkina G. G. Influence of solar flares on behavior of solar neutrino flux. Astroparticle Physics, 2016, vol. 85, pp. 39–42. https://doi.org/10.1016/j.astropartphys.2016.09.006

19. Boyarkin O. M., Boyarkina I. O. Solar neutrinos as indicators of the Sun’s activity. International Journal of Modern Physics A, 2019, vol. 34, no. 33, pp. 1950227. https://doi.org/10.1142/s0217751x19502270

20. Pati J. C., Salam A. Lepton number as the fourth "color". Physical Review D, 1974, vol. 10, no. 1, pp. 275–289. https://doi.org/10.1103/physrevd.10.275

21. Mohapatra R. N., Pati J. C. Left-right gauge symmetry and an "isoconjugate" model of CP violation. Physical Review D, 1975, vol. 11, no. 3, pp. 566–571. https://doi.org/10.1103/physrevd.11.566

22. Senjanovic G., Mohapatra R. N. Exact left-right symmetry and spontaneous violation of parity. Physical Review D, 1975, vol. 12, no. 5, pp. 1502–1505. https://doi.org/10.1103/physrevd.12.1502

23. Nieves J. F. Electromagnetic properties of Majorana neutrinos. Physical Review D, 1982, vol. 26, no. 11, pp. 3152–3158. https://doi.org/10.1103/physrevd.26.3152

24. Kayser B. Introduction to massive neutrinos. Available at: https://inspirehep.net/files/cfc2b5513efd04d56b6f63b2ba9d0959 (accessed 12.12.2022).

25. Beda A. G., Brudanin V. B., Egorov V. G., Medvedev D. V., Pogosov V. S., Shirchenko M. V., Starostin A. S. The Results of Search for the Neutrino Magnetic Moment in GEMMA Experiment GEMMA Collaboration. Advances in High Energy Physics, 2012, vol. 2012, pp.1–12. https://doi.org/10.1155/2012/350150

26. Auerbach L. B., Burman R. L., Caldwell D. O., Church E. D., Donahue J. B., Fazely A., Garvey G. T. [et al.] (LSND Collaboration). Measurement of electron-neutrino electron elastic scattering. Physical Review D, 2001, vol. 63, no. 11, pp. 112001. https://doi.org/10.1103/physrevd.63.112001

27. Billur. A. A., Köksal M., Gutiérrez-Rodríguez A., Hernández-Ruíz M. A. Model-independent sensibility studies for the anomalous dipole moments of the ντ at the CLIC based e+e– and γe– colliders. Physical Review D, 2018, vol. 98. no. 9, pp. 095013. https://doi.org/10.1103/physrevd.98.095013

28. Deniz M., Lin S. T., Singh V., Li J., Wong H. T., Bilmis S., Chang C. Y. [et al.]. Measurement of -electron scattering cross section with a CsI(Tl) scintillating crystal array at the Kuo-Sheng nuclear power reactor. Physical Review D, 2010, vol. 81, no. 7, pp. 072001. https://doi.org/10.1103/physrevd.81.072001

29. Zel’dovich Ya. B. Electromagnetic interaction with parity violation. Soviet Journal of Experimental and Theoretical Physics, 1958, vol. 6, p. 1184.

30. Dubovik V. M., Cheshkov A. A. Toroidal dipole moment of a massless neutrino. Physics of Particles and Nuclei, 1974, vol. 5, p. 791.

31. Degrassi G., Sirlin A., Marciano W. J. Effective electromagnetic form factor of the neutrino. Physical Review D, 1989, vol. 39, no. 1, pp. 287–294. https://doi.org/10.1103/physrevd.39.287

32. Alexandreas D. E., Allen R. C., Berley D., Biller S. D., Burman R. L., Cady D. R., Chang C. Y. [et al.]. Observation of shadowing of ultrahigh-energy cosmic rays by the Moon and the Sun. Physical Review D, 1991, vol. 43, no. 5, pp. 1735–1738.

33. Dubovik V. M., Kuznetsov V. E. The toroid dipole moment of the neutrino. International Journal of Modern Physics A, 1998, vol. 13, no. 30, pp. 5257–5277. https://doi.org/10.1142/s0217751x98002419

34. Boyarkin O., Rein D. Neutrino mass and oscillation angle phenomena within the asymmetric left-right models. Physical Review D, 1996, vol. 53, no. 1, pp. 361–373. https://doi.org/10.1103/physrevd.53.361

35. Rosado A. Physical electroweak anapole moment for the neutrino. Physical Review D, 2000, vol. 61, no. 1, pp. 013001. https://doi.org/10.1103/physrevd.61.013001

36. Dvornikov M. S., Studenikin A. I. Electromagnetic form factors of a massive neutrino. Journal of Experimental and Theoretical Physics, 2004, vol. 99, no. 2, pp. 254–269. https://doi.org/10.1134/1.1800181

37. Nakagawa Y. A Numerical Study of the Solar Cycle. Solar Magnetic Fields. Springer-Verlag, New York, 1971, pp. 725–736. https://doi.org/10.1007/978-94-010-3117-2_86

38. Vidal J., Wudka J. Non-dynamical contributions to left-right transitions in the solar neutrino problem. Physics Letters B, 1990, vol. 249, no. 3–4, pp. 473–477. https://doi.org/10.1016/0370-2693(90)91019-8

39. Smirnov A. Yu. The geometrical phase in neutrino spin precession and the solar neutrino problem. Physics Letters B, 1991, vol. 260, no. 1–2, pp. 161–164. https://doi.org/10.1016/0370-2693(91)90985-y

40. Aneziris C., Schechter J. Neutrino “spin rotation” in a twisting magnetic field. International Journal of Modern Physics A, 1991, vol. 06, no. 13, pp. 2375. https://doi.org/10.1142/s0217751x91001179

41. Toshev S. Resonant neutrino “spin-rotation” in a twisting magnetic field. Analytical results. Physics Letters B, 1991, vol. 271, no. 1–2, pp. 179. https://doi.org/10.1016/0370-2693(91)91296-8

42. Akhmedov E. Kh., Petcov S. T., Smirnov A. Yu. Pontecorvo’s original oscillations revisited. Physics Letters B, 1993, vol. 309, no. 1–2, pp. 95–102. https://doi.org/10.1016/0370-2693(93)91510-t


Рецензия

Просмотров: 511


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 1561-2430 (Print)
ISSN 2524-2415 (Online)