ИСТИНА

В настоящее время процессы рассеяния элементарных частиц с высокой точностью описываются при помощи Стандартной модели в рамках формализма S-матрицы и диаграммной техники Фейнмана. Этот подход подразумевает, что процесс рассеяния происходит во всем пространстве-времени, и входящие и выходящие частицы описываются плоскими волнами. Такое приближение оказывается очень хорошим для процессов рассеяния, однако оно не подходит для описания осцилляций частиц, потому что процессы осцилляций происходят на конечных пространственных и временных интервалах. По этой причине осцилляции нейтрино обычно описываются в рамках квантовомеханического подхода либо в терминах плоских волн, либо в терминах волновых пакетов. Тем не менее, оба эти подхода не являются последовательными, поскольку используют так называемые флейворные состояния нейтрино, определяемые как суперпозиции массовых собственных состояний нейтрино. Эти суперпозиции не могут пониматься как настоящие квантовые состояния. Таким образом, требуется построить последовательное квантовое теоретико-полевое описание осцилляций нейтрино. Чтобы описать осцилляции нейтрино в рамках КТП и подхода матрицы рассеяния, нужно как-то учесть конечность расстояний и промежутков времени. Первый шаг на этом пути был сделан в 1982 году в работе, где применялся стандартный пертурбативный S-матричный формализм. Массовые собственные состояния нейтрино, распространяющиеся от источника к детектору, предполагались виртуальными частицами, и осцилляции возникали в результате интерференции амплитуд с разными массовыми состояниями. Состояния ядер, которые рождали и детектировали нейтрино, описывались дельта-функциями их координат, а остальные частицы представлялись плоскими волнами. В дальнейшем эта идея была развита в работе, где все взаимодействующие частицы описывались локализованными волновыми пакетами. Однако вычисления в рамках подхода с волновыми пакетами оказываются очень громоздкими. Причина состоит в том, что стандартный S-матричный формализм плохо приспособлен для описания процессов, происходящих на конечных пространственно-временных интервалах. В работах в рамках КТП был развит модифицированный пертурбативный подход к описанию таких процессов. Он основан на диаграммной технике Фейнмана в координатном представлении, дополненной модифицированными правилами перехода к импульсному представлению, учитывающими геометрию экспериментов по наблюдению осцилляций нейтрино. Эффективно это приводит к тому, что только фейнмановский пропагатор частицы в импульсном представлении заменяется так называемым зависящим от расстояния (или времени) пропагатором, в то время как другие правила Фейнмана в этом представлении остаются неизменными. При этом в подходе не используются волновые пакеты: начальные и конечные состояния частиц описываются плоскими волнами, что существенно упрощает расчеты. Данный формализм позволяет согласованно и относительно просто описать распады нестабильных частиц на заданном расстоянии от источника, осцилляции нейтрино и нейтральных каонов, воспроизводя известные результаты. Как известно, наличие внешних полей и материи оказывает влияние на нейтринные осцилляции. Хотя данный вопрос и его приложение к проблеме солнечных нейтрино изучались в рамках стандартного квантовомеханического описания, в рамках квантового теоретико-полевого подхода в терминах волновых пакетов этого не делалось, поскольку соответствующие вычисления слишком сложны. В данной работе в модифицированном формализме исследуются осцилляции нейтрино в постоянном магнитном поле. Здесь распространение нейтрино описывается соответствующей функцией Грина, учитывающей взаимодействие аномального магнитного момента частицы с магнитным полем. В результате каждое массовое состояние нейтрино расщепляется в поле на две составляющие, соответствующие двум возможным вариантам ориентации спина фермиона. Рассматриваются нейтрино низкой энергии, около 1 МэВ и меньше, для которых влияние материи на осцилляции считается малым. Подход позволяет учесть структуру Солнца и найти возможное объяснение проблеме солнечных нейтрино (или часть этого объяснения). Обсуждаются конкретные примеры процессов осцилляций солнечных нейтрино, когда нейтрино рождаются в распадах ядер 15O и 13N или в результате электронного захвата ядрами 7Be в протяженном неоднородном солнечном ядре, а регистрируются галлий-германиевым или водным черенковским детекторами. Приводятся результаты численного моделирования, а также асимптотические формулы для вероятности процесса осцилляций в различных случаях.