Логин: Delete icon
Пароль:Регистрация
Логотип Физического факультета МГУ
Логотип Института ядерных исследований РАН
Кафедра физики частиц и космологии
Физического факультета МГУ
IconIconIconIconIcon
  •Главная   •ИЯИ   •Наука   •Учеба   •Курсовые   •Люди   •Связь   •Брошюра   •Постер

Астрофизика частиц (10-11 семестры), 2016 год

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

Аннотация

План курса

  1. 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
  2. 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
  3. 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.
  4. 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.
  5. 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)
  6. 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
  7. Ограничения на новые частицы из эволюции Вселенной
    • темная материя и перезакрытие Вселенной
    • нуклеосинтез
  8. 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.