فرآیندهای ذرات در میدان مغناطیسی زمینه

در این پایان نامه، نشان داده ایم که تصحیح های برآمده از میدان های مغناطیسی زمینه در رویه ی آخرین پراکندگی می توانند از راه پراکندگی کامپتون، در تابش ریز موج زمینه ی کیهانی cmb، قطبش دایره ای تولید کنند. پراکندگی نوکلئون-نوکلئون در یک میدان مغناطیسی زمینه ی بزرگ، با هدف یافتن تأثیر آن بر تابندگی نوترینو از ستاره های نوترونی، مطالعه شده است. نشان داده ایم که سطح مقطع پراکندگی نوکلئون-نوکلئون در ستاره های نوترونی با دماهای 0.1-5 mev تا اندازه ی1 مرتبه ی بزرگی، نسبت به هنگامی که میدان مغناطیسی نادیده گرفته می شود، تغییر می کند. برای دماهای چند mev تابندگی نوترینو در میدان های مغناطیسی دوروبر 10 بتوان 18 گاوس، نزدیک به 1 مرتبه نسبت به تابندگی در نبود میدان مغناطیسی بزرگ می شود. افزون بر این، افزایش تابندگی برای دماهای پایین تر بزرگ تر است. بنابراین تحول گرمایی ستاره های نوترونی در دوره ی سردشدن دیر-گاه برای b?10^15g می تواند به طور چشم گیری تغییر کند. تندی و نوسان های نوترینو در یک میدان مغناطیسی زمینه نسبت به خلأ تصحیح می شوند. درباره ی تندی نوترینو نشان داده ایم که تصحیح های برآمده از میدان مغناطیسی زمینه بسیار کوچک تر از ناهنجاری اندازه گیری شده در آزمایش opera هستند. هم چنین با به دست آوردن زاویه های آمیختگی و اختلاف جرم های موثر در میدان مغناطیسی ستاره های نوترونی نشان داده ایم که برای این که این پارامترها به داده های موجود نزدیک بمانند باید اندازه ی میدان مغناطیسی این ستارهها b?10^16g باشد. عمل گر خود-انرژی یک ذره ی دیراک در میدان مغناطیسی زمینه را مطالعه کرده ایم و نشان داده ایم که برخی از پارامترهای نقض لورنتس می توانند به وسیله ی این میدان مغناطیسی زمینه تولید شوند. ما در میدان مغناطیسی زمینه به بزرگی 1g، پارامترهای نقض لورنتس c?? و d?? را برای یک نوترینو نزدیک به 10بتوان منفی 27 هم چنین پارامتر h?? را برای یک نوترینوی الکترونی از مرتبه ی 10بتوان منفی 36 الکترون-ولت و پارامتر d?? را برای یک الکترون نزدیک به 10 بتوان منفی 17 به دست آورده ایم. اگرچه اندازه های به دست آمده برای پارامترهای نقض لورنتس نوترینو از حدهای آزمایشگاهی کوچک تر است اما اندازه ی به دست آمده برای الکترون به همان بزرگی حدهای آزمایشگاهی است. افزون بر این، با درنظر گرفتن ستاره های فشرده به صورت گاز های فرمی به طور کامل تبهگن به مطالعه ی تابش نوترینوهای پرانرژی در رمبش های گرانشی این ستاره ها پرداخته ایم. معادله های تعادل ترمودینامیکی را به طور تحلیلی حل کرده و تعداد نوترینوهای تولید شده را به دست آورده ایم. هم چنین با درنظر گرفتن این که 10درصد وردش انرژی بستگی گرانشی ستاره به انرژی نوترینوهای تولید شده تبدیل شود، میانگین انرژی نوترینوهای تابیده شده را محاسبه کرده ایم. دریافته ایم که افزون بر یک شار از نوترینوهای الکترونی با میانگین انرژی نزدیک به 10mev شاری از نوترینوها و پادنوترینوهای با طعم های 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 پس از نوسان ها و رسیدن به زمین حساب کرده ایم که کمتر از 1 خواهد بود. هم چنین نشان داده ایم که تعداد رویدادهای پادنوترینویی با انرژی نزدیک به 1gev در یک آشکارساز معمولی مانند کامیوکانده بزرگ تر از 1 و انرژی کل شار نوترینویی از 10بتوان 52 ارگ، بزرگ تر خواهد بود.