[论文解读] Neutrino helicity flip by Cherenkov emission and absorption of plasmons in supernova

Subhendra Mohanty, Sarira Sahu|arXiv (Cornell University)|Oct 20, 1997

Neutrino Physics Research参考文献 1被引用 4

一句话总结

本文提出，当中微子具有磁矩时，其通过超新星核心中等离子体极化子的切伦科夫辐射和吸收实现手征态翻转，是主导的冷却机制。该过程基于超新星冷却约束，推导出中微子磁矩的严格上限为 $\mu_\ < 0.7 \times 10^{-13}\mu_B$。

ABSTRACT

We show that in a supernova core the longitudinal photon (plasmon) has a space-like dispersion and Cerenkov absorption and emission of such photons is kinematically allowed. If the neutrino has a non-zero magnetic moment, then helicity flipping Cerenkov absorption of a plasmon $ u_L+\gamma o u_R$ is the most efficient cooling mechanism of the supernova core, and this allows us to put a restrictive bound on the neutrino magnetic moment $\mu_{ u}~<~0.7 imes 10^{-13}\mu_B$.

研究动机与目标

• 研究中微子通过超新星核心中等离子体极化子的切伦科夫辐射和吸收实现手征态翻转是否在动力学上被允许。
• 确定当中微子具有非零磁矩时，该过程是否构成超新星核心的主导冷却机制。
• 基于观测到的超新星冷却速率，推导中微子磁矩的严格上限。

提出的方法

• 分析超新星核心致密介质中纵向光子（等离子体极化子）的空间类时色散关系。
• 应用动力学约束，以确定涉及中微子的切伦科夫辐射和吸收过程的可行性。
• 建立中微子手征态翻转过程 $u_L + \gamma \to u_R$ 通过等离子体极化子辐射和吸收的模型。
• 利用该过程的速率作为冷却机制，以约束中微子磁矩。
• 通过将预测的冷却速率与1987A超新星的观测约束进行比较，推导出上限。

实验结果

研究问题

• RQ1 中微子在超新星核心中通过等离子体极化子的切伦科夫辐射和吸收是否在动力学上被允许？
• RQ2 当中微子具有磁矩时，该过程是否可作为超新星核心的主导冷却机制？
• RQ3 基于超新星的观测冷却速率，可推导出中微子磁矩的何种上限？

主要发现

• 超新星核心中的纵向光子（等离子体极化子）表现出空间类时色散关系，使切伦科夫过程成为可能。
• 在超新星核心环境中，中微子通过等离子体极化子辐射和吸收实现手征态翻转在动力学上是被允许的。
• 当中微子具有非零磁矩时，该过程被确定为超新星核心最有效的冷却机制。
• 基于超新星的观测冷却速率，对中微子磁矩的上限得出严格约束：$\mu_\ < 0.7 \times 10^{-13}\mu_B$。