Предлагаем вашему вниманию статью, опубликованную в журнале «Физика элементарных частиц и атомного ядра», «О рассеянии массивного нейтрального лептона на ядре». Автор — Вадим Бедняков (ЛЯП ОИЯИ). В статье изложен теоретический подход к описанию релятивистского рассеяния массивного (нейтрального) лептона на ядре, при котором последнее сохраняет свою целостность.

Измеряемое сечение такого процесса включает в себя упругий (или когерентный) вклад, когда ядро остается в своем первоначальном квантовом состоянии, и неупругий (некогерентный) вклад, когда ядро переходит в другое (возбужденное) квантовое состояние. Переход от упругого режима рассеяния к неупругому автоматически регулируется зависимостью нуклон-ядерных форм-факторов от переданного ядру импульса. При малых переданных импульсах доминирует упругое рассеяние, с ростом переданного импульса возрастает доля неупругого рассеяния, которое, в свою очередь, становится доминантным при достаточно больших переданных импульсах. Фундаментальным считается взаимодействие точечного лептона с бесструктурными нуклонами ядра-мишени. Это взаимодействие параметризуется с помощью четырех эффективных констант связи, отражающих аксиально-векторный характер слабого взаимодействия.

Подробно рассмотрен случай рассеяния массивных лептонов (аналогов нейтрино), взаимодействующих с нуклонами по каналу V ∓ A-токов Стандартной модели. Благодаря ненулевой массе лептонов возникает дополнительный канал их упругого и неупругого рассеяния на ядрах, обусловленный возможностью изменения спиральности таких лептонов. Например, несмотря на малость массы при (кинетических) энергиях лептонов, значительно меньших массы нейтрино (например, реликтовых), сечение их взаимодействия с ядром оказывается многократно усиленным как минимум «эффектом когерентности ядра».

Полученные выражения для сечений применимы при поиске новой физики в секторе нейтральных лептонов, во всех случаях прецизионного анализа данных с участием нейтрино и антинейтрино при энергии последних не более сотен мегаэлектронвольт, особенно когда следует принимать во внимание ненулевые значения нейтринных масс. Эти выражения могут быть использованы при анализе результатов экспериментов по прямому детектированию нейтральных массивных слабовзаимодействующих релятивистских частиц темной материи, поскольку в отличие от общепринятого случая одновременно принимается во внимание как упругое, так и неупругое взаимодействие таких частиц с ядром-мишенью. При этом наличие «неупругого сигнала» с его характерной сигнатурой может оказаться единственным регистрируемым свидетельством взаимодействия частицы темной материи с ядром.

Работа выполнена в Лаборатории ядерных проблем им. В. П. Джелепова ОИЯИ.

Читать полностью