(НЕ)ПРОЗРАЧНОСТЬ ВСЕЛЕННОЙ
Download
1 / 60

(??)???????????? ????????? - PowerPoint PPT Presentation


  • 199 Views
  • Uploaded on

(НЕ)ПРОЗРАЧНОСТЬ ВСЕЛЕННОЙ. Сергей Троицкий (ОТФ ИЯИ РАН). «Династия», 16 апреля 2010 г. (НЕ)ПРОЗРАЧНОСТЬ ВСЕЛЕННОЙ для фотонов высокой энергии. Сергей Троицкий (ОТФ ИЯИ РАН). «Династия», 16 апреля 2010 г. ( НЕ )ПРОЗРАЧНОСТЬ ВСЕЛЕННОЙ. 1. Почему Вселенная непрозрачна?

loader
I am the owner, or an agent authorized to act on behalf of the owner, of the copyrighted work described.
capcha
Download Presentation

PowerPoint Slideshow about '(??)???????????? ?????????' - dewei


An Image/Link below is provided (as is) to download presentation

Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author.While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server.


- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - E N D - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
Presentation Transcript
4124699

(НЕ)ПРОЗРАЧНОСТЬ ВСЕЛЕННОЙ

Сергей Троицкий

(ОТФ ИЯИ РАН)

«Династия», 16 апреля 2010 г.


4124699

(НЕ)ПРОЗРАЧНОСТЬ ВСЕЛЕННОЙ

для фотонов высокой энергии

Сергей Троицкий

(ОТФ ИЯИ РАН)

«Династия», 16 апреля 2010 г.


4124699

(НЕ)ПРОЗРАЧНОСТЬ ВСЕЛЕННОЙ

  • 1. Почему Вселенная непрозрачна?

    • Электромагнитные каскады на фоновом излучении.

  • 2. Полезные выводы из непрозрачности Вселенной.

    • Ограничения на излучение сверхвысоких энергий.

  • 3. Возможно, Вселенная прозрачнее, чем кажется!

    • IR/TeV - кризис.

  • 4. Как сделать Вселенную попрозрачнее?

    • Осцилляции фотонов в гипотетические легкие

    • частицы.


4124699

(НЕ)ПРОЗРАЧНОСТЬ ВСЕЛЕННОЙ

  • 1. Почему Вселенная непрозрачна?

    • Электромагнитные каскады на фоновом излучении.

  • 2. Полезные выводы из непрозрачности Вселенной.

    • Ограничения на излучение сверхвысоких энергий.

  • 3. Возможно, Вселенная прозрачнее, чем кажется!

    • IR/TeV- кризис.

  • 4. Как сделать Вселенную попрозрачнее?

    • Осцилляции фотонов в гипотетические легкие

    • частицы.


4124699

Вселенная заполнена излучением:

микроволновое реликтовое излучение

(см. предыдущую лекцию)


4124699

Вселенная заполнена излучением:

фоновое радиоизлучение

(радиогалактики, скопления галактик)


4124699

Вселенная заполнена излучением:

инфракрасный и оптический фон

(звезды, особенно молодые; пыль)


4124699

Вселенная заполнена излучением:

ультрафиолетовый и рентгеновский фон

(многочисленные источники)


4124699

Вселенная заполнена излучением:

диффузное гамма-излучение

(активные ядра галактик,

аннигиляция темной материи(?) и т.д.)


4124699

Вселенная заполнена излучением:


4124699

Рождение пар

e–

Ee

фотон

e+

фоновый

фотон

ω


4124699

Обратный эффект Комптона

фотон

фоновый

фотон

ω

e–

Ee

e–

(+ кроссинг-симметричная диаграмма)


4124699

полное сечение рождения пар (PP) и

обратного комптоновского рассеяния (ICS)


4124699

рождение пар: энергия, уносимая электроном

s/4m2 = 3, 30, 30000


4124699

ICS: энергия, уносимая фотоном

s/4m2 =0.1,3, 30, 30000


4124699

развитие электромагнитного каскада:

γ

PP = рождение пар

PP

ICS = обратное комптоновское

рассеяние

e

ICS

e

γB

энергичные фотоны и электроны

γ

PP

e

γB

e

ICS

мягкие фоновые фотоны,

мягкие вторичные электроны

e

γB

γ

γB

e


4124699

полное сечение рождения пар (PP) и

обратного комптоновского рассеяния (ICS)


4124699

полное сечение рождения пар (PP) и

обратного комптоновского рассеяния (ICS)

наиболее интенсивное

рождение пар:

s/4me2 ~2…4

Eγ~5×1011 (ω/eV)-1eV


4124699

плотность фоновых фотонов

Eγ~5×1011 (ω/eV)-1eV

длина свободного пробега фотонов


4124699

(НЕ)ПРОЗРАЧНОСТЬ ВСЕЛЕННОЙ

  • 1. Почему Вселенная непрозрачна?

    • Электромагнитные каскады на фоновом излучении.

  • 2. Полезные выводы из непрозрачности Вселенной.

    • Ограничения на излучение сверхвысоких энергий.

  • 3. Возможно, Вселенная прозрачнее, чем кажется!

    • IR/TeV- кризис.

  • 4. Как сделать Вселенную попрозрачнее?

    • Осцилляции фотонов в гипотетические легкие

    • частицы.


4124699

  • Полезные выводы из непрозрачности Вселенной.

    • Ограничения на излучение сверхвысоких энергий.

длина свободного пробега фотонов


4124699

  • Полезные выводы из непрозрачности Вселенной.

    • Ограничения на излучение сверхвысоких энергий.

ГЗК нейтрино

фотоны

протоны

E(max)

астрофизические ускорители протонов >1020 эВ


4124699

  • Полезные выводы из непрозрачности Вселенной.

    • Ограничения на излучение сверхвысоких энергий.

  • что можно ограничить?

  • сценарии происхождения космических лучей

    • сверхвысоких энергий (стандартные и с новой физикой)

  • распады и аннигиляцию частиц темной материи,

    • в т.ч. сверхтяжелой

  • распады и аннигиляцию топологических дефектов

  • аномальные концентрации реликтовых нейтрино

  • нестандартные объяснения зависимости «красное смещение –

    • блеск» для сверхновых типа Ia

    • …………..


4124699

( непрозрачности Вселенной.НЕ)ПРОЗРАЧНОСТЬ ВСЕЛЕННОЙ

  • 1. Почему Вселенная непрозрачна?

    • Электромагнитные каскады на фоновом излучении.

  • 2. Полезные выводы из непрозрачности Вселенной.

    • Ограничения на излучение сверхвысоких энергий.

  • 3. Возможно, Вселенная прозрачнее, чем кажется!

    • IR/TeV- кризис.

  • 4. Как сделать Вселенную попрозрачнее?

    • Осцилляции фотонов в гипотетические легкие

    • частицы.


4124699

инфракрасный фон: измерения и модели


4124699

энергия фотонов

расстояние

оптическая толща Вселенной


4124699

наблюдения удаленных источников в ТэВ-диапазоне (точнее, >100 ГэВ)

STACEE

HESS

ГT-48

CANGAROO

VERITAS

MAGIC


4124699

наблюдения удаленных источников в ТэВ-диапазоне (точнее, >100 ГэВ)

самый первый – Mrk 421 (z=0.031)

WHIPPLE 1992


4124699

наблюдения удаленных источников в ТэВ-диапазоне (точнее, >100 ГэВ)

самый первый – Mrk 421 (z=0.031)

WHIPPLE 1992


4124699

наблюдения удаленных источников в ТэВ-диапазоне (точнее, >100 ГэВ)

ТИП ИСТОЧНИКОВ: БЛАЗАРЫ

Блазары – активные галактики, струи которых направлены на наблюдателя


4124699

наблюдения удаленных источников в ТэВ-диапазоне (точнее, >100 ГэВ)

самый далекий – 3С 279 (z=0.536)

MAGIC 2007


4124699

наблюдения удаленных источников в ТэВ-диапазоне (точнее, >100 ГэВ)

3С 66A (z=0.444)

КРАО 2001


4124699

3С 66A (z=0.444)

сигнал VERITAS в период

вспышки блазара указывает

на блазар 3С66А

VERITAS 2009


4124699

наблюдения удаленных источников в ТэВ-диапазоне (точнее, >100 ГэВ)

3С 66A (z=0.444)

сигнал MAGIC в период

покоя блазара указывает

на близкую радиогалактику

3С66В

MAGIC 2010


4124699

наблюдения удаленных источников в ТэВ-диапазоне (точнее, >100 ГэВ)

38 внегалактических источников, 20имеютz>0.1, 8 имеютz>0.3


4124699

энергия фотонов

3C 66A ?

3C 279

расстояние

оптическая толща Вселенной + источники


4124699

спектры излучения в источнике должны загибаться вверх!


4124699

спектры излучения блазаров неплохо изучены:

синхротронный пик

ICS-пик

обратное комптоновское рассеяние

тех же самых синхротронных фотонов на реликтовом излучении

два пика связаны между собой


4124699

спектры излучения блазаров неплохо изучены:

последовательность блазаров…

радио

рентген

FSRQ –

радиояркие квазары с плоским спектром

видимый

свет

МэВ

LBL – лацертиды с низкоэнергетическим пиком

рентген

>ГэВ

HBL – лацертиды с

высокоэнергетическим пиком


4124699

спектры излучения блазаров неплохо изучены:

последовательность блазаров…


4124699

требуемый

загиб зависит от

расстояния до

источника, а не

от типа!

(HBL, LBL, FSRQ)

выглядит

подозрительно…


4124699

  • предложенные объяснения:

  • непрозрачность:

    • блазары на самом деле на близких расстояниях

    • ТэВ-фотоны – вторичные в результате каскада

      • (практически нулевое межгалактическое магнитное поле)

    • поглощение в источнике («выедание» спектра)

  • прозрачность:

    • нарушение Лоренц-инвариантности

      • (модификация сечений электромагнитных процессов)

    • осцилляции фотонов в частицы, не взаимодействующие

      • с фоновым излучением


4124699

( чем кажется!НЕ)ПРОЗРАЧНОСТЬ ВСЕЛЕННОЙ

  • 1. Почему Вселенная непрозрачна?

    • Электромагнитные каскады на фоновом излучении.

  • 2. Полезные выводы из непрозрачности Вселенной.

    • Ограничения на излучение сверхвысоких энергий.

  • 3. Возможно, Вселенная прозрачнее, чем кажется!

    • IR/TeV- кризис.

  • 4. Как сделать Вселенную попрозрачнее?

    • Осцилляции фотонов в гипотетические легкие

    • частицы.


4124699


4124699

источник

максимальное

смешивание

2/3 фотонов

теряют энергию

1/3 «а»

1/9 «а»

2/9 фотонов

межгалактическое

пространство

нет смешивания

наша Галактика

смешивание,

близкое к

максимальному


4124699

псевдоскалярное поле

(аксионоподобная

частица)

тензор напряжений

электромагнитного поля

дуальный тензор


4124699

где


4124699

plasma frequency

плазменная частота


4124699

вероятность осцилляций (для постоянных B, ne):

где


4124699

условия максимального смешивания:


4124699

условия максимального смешивания:


4124699

M~1010 ГэВ, m~10-9эВ … 10-7 эВ

нужен «аксион»!


4124699

нужен «аксион»!

M~1010 ГэВ, m~10-9эВ … 10-7 эВ

  • параметры в разрешенной области

  • одни и те же параметры - решение ряда астрофизических проблем:

    • «infrared-TeV crisis» (ТэВ фотоны от далеких блазаров)

    • нейтральные частицы сверхвысоких энергий от лацертид

    • функция светимости активных галактик

    • функция светимости белых карликов?

    • - пульсирующее излучение при 20-60 ГэВ от пульсара Крабовидной

      • туманности?

    • - корреляции в ориентации плоскостей поляризации квазаров?


4124699

Выводы попрозрачнее?


4124699

( попрозрачнее?НЕ)ПРОЗРАЧНОСТЬ ВСЕЛЕННОЙ

  • 1. Почему Вселенная непрозрачна?

    • Электромагнитные каскады на фоновом излучении.

  • 2. Полезные выводы из непрозрачности Вселенной.

    • Ограничения на излучение сверхвысоких энергий.

  • 3. Возможно, Вселенная прозрачнее, чем кажется!

    • IR/TeV- кризис.

  • 4. Как сделать Вселенную попрозрачнее?

    • Осцилляции фотонов в гипотетические легкие

    • частицы.


4124699

( попрозрачнее?НЕ)ПРОЗРАЧНОСТЬ ВСЕЛЕННОЙ

  • 1. Почему Вселенная непрозрачна?

    • Электромагнитные каскады на фоновом излучении.

  • 2. Полезные выводы из непрозрачности Вселенной.

    • Ограничения на излучение сверхвысоких энергий.

  • 3. Возможно, Вселенная прозрачнее, чем кажется!

    • IR/TeV- кризис.

  • 4. Как сделать Вселенную попрозрачнее?

    • Осцилляции фотонов в гипотетические легкие

    • частицы.


4124699

( попрозрачнее?НЕ)ПРОЗРАЧНОСТЬ ВСЕЛЕННОЙ

  • 1. Почему Вселенная непрозрачна?

    • Электромагнитные каскады на фоновом излучении.

  • 2. Полезные выводы из непрозрачности Вселенной.

    • Ограничения на излучение сверхвысоких энергий.

  • 3. Возможно, Вселенная прозрачнее, чем кажется!

    • IR/TeV- кризис.

  • 4. Как сделать Вселенную попрозрачнее?

    • Осцилляции фотонов в гипотетические легкие

    • частицы.


4124699

( попрозрачнее?НЕ)ПРОЗРАЧНОСТЬ ВСЕЛЕННОЙ

  • 1. Почему Вселенная непрозрачна?

    • Электромагнитные каскады на фоновом излучении.

  • 2. Полезные выводы из непрозрачности Вселенной.

    • Ограничения на излучение сверхвысоких энергий.

  • 3. Возможно, Вселенная прозрачнее, чем кажется!

    • IR/TeV- кризис.

  • 4. Как сделать Вселенную попрозрачнее?

    • Осцилляции фотонов в гипотетические легкие

    • частицы.


4124699

( попрозрачнее?НЕ)ПРОЗРАЧНОСТЬ ВСЕЛЕННОЙ

  • 1. Почему Вселенная непрозрачна?

    • Электромагнитные каскады на фоновом излучении.

  • 2. Полезные выводы из непрозрачности Вселенной.

    • Ограничения на излучение сверхвысоких энергий.

  • 3. Возможно, Вселенная прозрачнее, чем кажется!

    • IR/TeV - кризис.

  • 4. Как сделать Вселенную попрозрачнее?

    • Осцилляции фотонов в гипотетические легкие

    • частицы.


ad