Süpernova Nötrinoları ve Güncel Nötrino Araştırmaları

Ebat: px

Şu sayfadan göstermeyi başlat:

Download "Süpernova Nötrinoları ve Güncel Nötrino Araştırmaları"

Belgin Saylan
5 yıl önce
İzleme sayısı:

1 Süpernova Nötrinoları ve Güncel Nötrino Araştırmaları Taygun Bulmuş Mimar Sinan Güzel Sanatlar Üniversitesi Fizik Bölümü 13 Şubat 2015 Taygun Bulmuş (MSGSU) Ankara YEF Günleri Şubat / 19

2 Sunum Planı 1 Motivasyon 2 2 Çeşnili Nötrino Boşluk Osilasyonları Nötrino-Nötrino Etkileşimi 3 3 Çeşnili Nötrinoya Genelleştirme Grafikler 4 Güncel Problemler 5 Sonuçlar ve Sonrası Taygun Bulmuş (MSGSU) Ankara YEF Günleri Şubat / 19

3 Nötrino İçin Önemli Zamanlar 1930 Wolfgang Pauli Beta bozunumundaki, elektronun sürekli enerji spectrumunu ve kayıp enerjiyi açıklamak için kütlesiz bir parçacığın fikrini ortaya atmıştır. İlk nötrino ismi resmi olarak ilk 1933 Solvay Konferansında geçmiştir Ziro Maki, Masami Nakagawa and Sakata (MSN) nötrino çeşni karışımını ve çeşni salınımlarını önermiştir Ray Davis ve arkadaşları solar nötrino problemini ortaya atmıştır. (Homestake madeni, Kuzey Dakota) 1987 Kamiokande ve IMB gözlemevleri Süpernova 1987A patlamasından nötrino sinyalleri almıştır. Bu nötrino astrofiziğinin doğuşu sayılır The DONUT ekibi (Fermilab) ilk defa tau-nötrinoyu direk gözlemlediklerini duyurdular SNO (Kanada) ekibi, nötrino salınımlarını solar nötrinoları gözlemleyerek deneysel olarak kanıtlamıştır. Taygun Bulmuş (MSGSU) Ankara YEF Günleri Şubat / 19

4 Astrofiziksel Motivasyon Nötrinolar 10km içinde tuzaklı. Süpernova büyük oranda nötrinolar ile soğur. ν ν saçılmaları. Ağır çekirdeklerin oluşumu. (ν e + p n + e + ) (Janka et. all, 2008) (ν e + n p + e ) Taygun Bulmuş (MSGSU) Ankara YEF Günleri Şubat / 19

5 Boşluk Osilasyonları 2 çeşnili(flavor) nötrinolar için; Nötrinolar çeşni bazından, kütle bazına üniter bir matris (MSN) vardır. 2 ( ν α = Uαk cos θ sin θ ν k U = sin θ cos θ k=1 ) ν α ν β geçiş olasılığı P να ν β (t) = k,j ( Uαk U βku αj Uβj exp i m2 kj t ) 2E Osilasyon Uzunluğu L sal kj = 4πE m 2 kj Taygun Bulmuş (MSGSU) Ankara YEF Günleri Şubat / 19

6 Boşluk Osilasyonları Alan teorisine geçersek; a e ( p) = a 1 ( p) cos θ + a 2 ( p) sin θ a x ( p) = a 1 ( p) sin θ + a 2 ( p) cos θ Çeşni isospin operatörlerini tanımlayalım. (Çeşni bazında) J + p = a e( p)a x ( p) J p = a x( p)a e ( p) J z p = 1 2 [a e(p)a e ( p) a x( p)a x ( p)] Polarizasyon operatörlerinden SU(2) cebiri oluşturabiliriz. [ ] [ ] J + p, J q = 2δ p q J p z J q z, J± q = ±δ p q J ± p Taygun Bulmuş (MSGSU) Ankara YEF Günleri Şubat / 19

7 Boşluk Osilasyonları Çok-parçacık(Many-Body) Hamiltonyeni; H = p ( m2 1 2p a 1 ( p)a 1( p) + m2 2 2p a 2 ( p)a 2( p)) Polarizasyon formalizminde B cesni = (sin 2θ, 0, cos 2θ); H sal = p H sal = ω m 2 2p B J p ω B J ω Yukarıdaki formüller kütle bazında da yazılabilir. Taygun Bulmuş (MSGSU) Ankara YEF Günleri Şubat / 19

8 ν ν Etkileşmesi Çalışmamızda 2 çeşit saçılmalarla ilgilendik. "İleri(Forward) saçılma" ve "Momentumu değişen durumlar" Etkileşim hamiltonyeni ve lagranjiyeni; 2GF H νν = (1 cos θ p q ){ V İsospin formülasyonunda; p, q a e( p)a e ( p)a e( q)a e ( q) + a x( p)a x ( p)a x( q)a x ( q)+ a x( p)a e ( p)a e( q)a x ( q) + a e( p)a x ( p)a x( q)a e ( q)} H νν = 2GF V (1 cosθ p q ) J p J q p, q Taygun Bulmuş (MSGSU) Ankara YEF Günleri Şubat / 19

9 Toplam Hamiltonyen Toplam Hamiltonyen; H Top = p m 2 B 2p J ω + µ (1 cos θ p q ) J p J q p, q Tek açı yaklaşımı kullanıp frekansalar cinsinden (cos θ pq = 0); H = B J w + µ J J J = J ω ω ω Kütle bazında B kutle = (0, 0, 1); H = ω Kütle bazında isospin opertörleri; B Jw + µj J J + p = a 1 ( p)a 2( p) J p = a 2 ( p)a 1( p) J z p = 1 2 (a 1 ( p)a 1( p) a 2 ( p)a 2( p)) Taygun Bulmuş (MSGSU) Ankara YEF Günleri Şubat / 19

10 Denklemlerin Çözümü Denklemler çok-parçacıklı denklemler Rastgele-Faz Yaklaşımı (Random-Phase Approximation) uygulayalim O 1 O 2 O 1 O 2 + O 1 O 2 O 1 O 2 Polarizasyon vektörü: Pp 2 Jp Yeni Hamiltonyen; H H RFY = ω ω B J ω + µ P J Heisenberg denkleminde yerine koyarsak; d J dt w = i[ ] Jw, H RFY = (ωb + µ P) d P dt w = (ωb + µ P) P w J w Taygun Bulmuş (MSGSU) Ankara YEF Günleri Şubat / 19

11 3 Çeşnili Nötrinoya Genelleştirme Polarizasyon vektörünü genelleştirelim: T ij ( p) = a i ( p)a j( p) T ij ( p) = b j ( p)b i ( p) Yoğunluk Matrisi ρ p T p ρ p T p Boşluk Hamiltonyeni; H 0 = i,j d 3 p[γ ij ( p)ρ ij ( p)+γ ij ( p)ρ ij ( p)] γ ij = 1 3 U23U13U12 δm 2 21 δm p 0 δm 2 21 δm p δm 2 31+δm p U 12 U 13 U 23 Taygun Bulmuş (MSGSU) Ankara YEF Günleri Şubat / 19

12 3 Çeşnili Nötinroya Genelleştirme Etkileşim Hamiltonyeni: H νν = 1 2 ( 1 1 R2 r 2 ) 2 2GF L 2πR 2 E 2 deg (ρ(e) ρ(e) c )G Hereket denklemleri Başlangıçtaki nötrino yoğunluğu: ρ = i[(h 0 + H νν ), ρ] ρ ee (E) = 1 F 4 1 T 4 e e E/Te Taygun Bulmuş (MSGSU) Ankara YEF Günleri Şubat / 19

13 Simülasyon 300 Anti-Nötrino, L = [erg/sn] Dağılım-Grafiği 300 Nötrino, L = [erg/sn] Dağılım-Grafiği Taygun Bulmuş (MSGSU) Ankara YEF Günleri Şubat / 19

14 Simülasyon 300 Nötrino, L [erg/sn] Dağılım-Grafiği 300 Nötrino, L [erg/sn] Dağılım-Grafiği Taygun Bulmuş (MSGSU) Ankara YEF Günleri Şubat / 19

15 Güncel Problemler Nötrino kütle hiyerarşisi Güneş Nötrinoları Atmosfer Nötrinoları Reaktör Nötrinoları (θ 13 Açısı) (Kayser et. all, 2009) Dirac-Majorana Nötrinoları Nötrinosuz Çift Beta Bozunumu Taygun Bulmuş (MSGSU) Ankara YEF Günleri Şubat / 19

16 Güncel Problemler Steril Nötrinolar 1 4. nesil aile 2 Steril nötrinolar ağır mı hafif mi? 3 Karanlık madde adayı CP İhlali 1 Erken evren parçacık-antiparçacık simetrisi Egzotik Nötrino Etkileşimleri Nötrino Kütlesi Taygun Bulmuş (MSGSU) Ankara YEF Günleri Şubat / 19

17 Sonuçlar ve Sonrası Yoğunluk Matrisi Formülasyonu Önemi Spektral Ayrışmanın Anlamı MSW Etkisi Katkısı Nötrino Manyetik Moment Katkısı Taygun Bulmuş (MSGSU) Ankara YEF Günleri Şubat / 19

18 Referanslar Pehlivan et. all (2011) Invariants of Collective Neutrino Oscillations DOI: /PhysRevD Balantekin et. all (2006) Neutrino-Neutrino Interactions and Flavor Mixing in Dense Matter DOI: / /34/1/004 Sigl et. all (1993) General kinetic description of relativistic mixed neutrinos DOI: / (93)90175-O Janka et. all (2006) Theory of Core-Collapse Supernovae DOI: /j.physrep Taygun Bulmuş (MSGSU) Ankara YEF Günleri Şubat / 19

19 Teşekkür Ederim. Taygun Bulmuş (MSGSU) Ankara YEF Günleri Şubat / 19

Benzer belgeler

UBT Foton Algılayıcıları Ara Sınav Cevap Anahtarı Tarih: 22 Nisan 2015 Süre: 90 dk. İsim:

UBT Foton Algılayıcıları Ara Sınav Cevap Anahtarı Tarih: 22 Nisan 2015 Süre: 90 dk. İsim: UBT 306 - Foton Algılayıcıları Ara Sınav Cevap Anahtarı Tarih: 22 Nisan 2015 Süre: 90 dk. İsim: 1. (a) (5) Radyoaktivite nedir, tanımlayınız? Bir radyoizotopun aktivitesi (A), izotopun birim zamandaki