М.С. Дворников (ЛТФ ОИЯИ, ИЗМИРАН)

Спиновые осцилляции при гравитационном рассеянии нейтрино вращающейся чёрной дырой

Рассмотрен квазиклассический подход для описания эволюции спина фермиона во внешних полях. Данный метод обобщён на случай распространения частицы в искривлённом пространстве. Полученные результаты применяются для описания эволюции спина нейтрино во внешних полях. В качестве примера изучается распространение ультрарелятивистских нейтрино в поле вращающейся чёрной дыры. Для этой цели сначала рассмотрено описание движения пробной частицы в метрике Керра, причём рассмотрение не ограничивается траекториями лежащими в экваториальной плоскости.

Предполагается, что нейтрино может взаимодействовать не только с гравитационным полем, но и с замагниченной плазмой аккреционого диска вокруг чёрной дыры. Взаимодействие нейтрино с веществом осуществляется посредством электрослабых сил, а взаимодействие с магнитными полями происходит благодаря наличию у нейтрино магнитного момента. В качестве модели аккреционного диска выбирается замагниченный «польский пончик». Помимо существующего в данной модели тороидального магнитного поля, рассматриваются различные конфигурации полоидальных полей. Остальные параметры аккреционного диска соответствуют наблюдаемым величинам. В результате численного моделирования эволюции спина с использованием параллельных вычислений на суперкомпьютере получены потоки рассеянных нейтрино с учётом изменившейся поляризации частиц за счёт их взаимодействия с внешними полями. Данные результаты соответствуют различным конфигурациям магнитных полей и различным спинам чёрной дыры. Полученные результаты позволяют выдвинуть идею о нейтринной томографии окрестностей чёрной дыры.

В заключение рассматриваются возможные перспективы данного исследования.