Астрофизика частиц (10-11 семестры), 2016 год

Лекции:	Сергей Троицкий
Семинары:	Яна Жежер
	Василиса Никифорова
	Ксения Птицына

Аннотация

План курса

Введение
- что и как изучает астрофизика частиц; примеры
  - нейтрино от сверхновой 1987А, модели взрывов сверхновых типа II и ограничения на модели физики частиц. Пример: КК-гравитоны в моделях с большими дополнительными пространственными измерениями.
  Материалы лекций и задачи PDF
- базовые сведения из астрофизики: астрофизические объекты и их характеристики - потоки излучения, расстояния, основные физические параметры
- методы определения параметров источников: что могут и чего не могут современные астрономические инструменты
  Материалы лекций и задачи: PDF
Ускорение частиц и нетепловое излучение в астрофизике
- излучение релятивистских частиц (синхротронное, изгибное, обратно-комптоновское)
- электромагнитные каскады
  - Пример 1. Вселенная как калориметр.
  - Пример 2. Взаимодействие фотонов с новыми частицами и (не)прозрачность Вселенной.
- основные механизмы ускорения
- максимальная энергия и спектр ускоренных частиц
Звезды: строение и эволюция, ограничения на новую физику
- внутреннее строение Солнца и обычных звезд
  - Пример: общие ограничения на новую физику из факта существования звезд
- горение звезд и их эволюция. Ограничения на новые частицы из звездной эволюции
  - Пример: аксион-фотонное взаимодействие и звезды горизонтальной последовательности.
- вырожденные звезды - белые карлики: их физическое описание, функция светимости, ограничения на новые частицы из скорости остывания
  - Пример: аксион-электронное взаимодействие.
- нейтронные звезды, пульсары и магнетары
  - Пример 1: Стабильность нейтронных звезд и безопасность Большого адронного коллайдера.
  - Пример 2: Эффекты сверхсильного магнитного поля. Нестандартные взаимодействия нейтрино.
Астрономия высоких энергий
- диффузное гамма-излучение. FERMI bubbles.
  - Пример: поиск сигналов аннигиляции или распадов слабовзаимодействующих частиц темной материи в гамма-излучении.
- точечные источники в МэВ-ГэВ диапазоне
  - активные ядра галактик: определение, классификация, структура и источники энергии, объединенная схема
  - блазары и IR/TeV кризис
  - Пример: смешивание фотонов с новыми частицами - осцилляции, поляризационные эффекты, длина свободного пробега.
Нефотонная астрономия
- нейтрино
  - детектирование нейтрино
  - солнечные нейтрино, гелиосейсмология и проблемы солнечных моделей
  - Пример: концентрация частиц темной материи в центре Солнца
  - астрофизические нейтрино высоких энергий
- космические лучи (протоны и ядра)
  - Пример: антивещество в космических лучах низкой энергии
- космические лучи высоких энергий (широкие атмосферные ливни)
Космические частицы сверхвысоких энергий
- экспериментальные результаты, проблемы и противоречия
- ускорение частиц до сверхвысоких энергий
- распространение частиц сверхвысоких энергий
  - Пример: модели неускорительного происхождения наиболее энергичных частиц - сверхтяжелая темная материя, топологические дефекты
Ограничения на новые частицы из эволюции Вселенной
- темная материя и перезакрытие Вселенной
- нуклеосинтез
Астрофизические ограничения на другие модели новой физики
- изменение со временем констант взаимодействия
- электромагнитные взаимодействия нейтрино
- масса и заряд фотона
- прочее

Литература

(Ссылки на статьи и обзоры по отдельным темам даются на лекциях)

B.W. Carroll, D.A. Ostlie. «An introduction to modern astrophysics.» Pearson/Addison Wesley, 2007.
G.G. Raffelt. «Stars as laboratories for fundamental physics.» Univ. of Chicago Press, 1996.
А.В. Засов, К.А. Постнов. «Общая астрофизика.» Век-2, 2006.
C.D. Dermer, G. Menon «High energy radiation from black holes: gamma rays, cosmic rays, and neutrinos.» Princeton University Press, 2009.
F.A. Aharonian. «Very high energy cosmic gamma radiation.» World Scientific, 2004.
М. Vietri. «Foundations of high-energy astrophysics.» Univ. of Chicago Press, 2008.

Логин:
Пароль:		Регистрация