Relativistic theory of inverse beta-decay of polarized neutron in strong magnetic field

Shinkevich, Sergey; Studenikin, Alexander

doi:10.1007/bf02898612

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“…Similarly to the pion decay rate, the magnetic field will have an impact on (inverse) β-decay rates and nucleon electroweak transition form-factors. Indeed, an enhancement by the magnetic field is expected for processes involving nucleons as well [40][41][42], see, e.g., the review [43]. The tools developed in the present letter will also be useful to study these effects that are relevant for cold and magnetized environments.…”

mentioning

confidence: 81%

Weak Decay of Magnetized Pions

et al. 2018

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The leptonic decay of charged pions is investigated in the presence of background magnetic fields. In this situation, Lorentz symmetry is broken, and new fundamental decay constants need to be introduced, associated with the decay via the vector part of the electroweak current. We calculate the magnetic field dependence of both the usual and a new decay constant nonperturbatively on the lattice. We employ both Wilson and staggered quarks and extrapolate the results to the continuum limit. With this nonperturbative input, we calculate the tree level electroweak amplitude for the full decay rate in strong magnetic fields. We find that the muonic decay of the charged pion is enhanced drastically by the magnetic field. We comment on possible astrophysical implications.

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mentioning

confidence: 81%

Weak Decay of Magnetized Pions

et al. 2018

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“…Note that the same asymmetry appears in case of much stronger magnetic fields B > B cr as well as for other similar processes (6.94). Recently the relativistic approach to the inverse β decay of a polarized neutron, ν e + n → p + e − , in a magnetic field has been developed by Shinkevich and Studenikin (2005) 17 . It was shown that in strong magnetic fields the cross section can be highly anisotropic with respect to the neutrino angle.…”

Section: Beta Decay Of the Neutron In A Magnetic Fieldmentioning

confidence: 99%

“…We recall also different other mechanisms for the asymmetry in the neutrino emission from a magnetized pulsar studied by Kusenko and Segre (1996); Bisnovatyi-Kogan (1993); Akhmedov et al (1997); Lai and Qian (1998). For more complete references to the performed studies on the neutrino mechanisms of the pulsar kicks see the introductions presented by Bhattacharya and Pal (2004); Shinkevich and Studenikin (2005). Presently there is no solid explanation of the observed pulsars kick velocities.…”

Section: Beta Decay Of the Neutron In A Magnetic Fieldmentioning

confidence: 99%

Neutrino electromagnetic interactions: A window to new physics

2015

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We review the theory and phenomenology of neutrino electromagnetic interactions, which give us powerful tools to probe the physics beyond the Standard Model. After a derivation of the general structure of the electromagnetic interactions of Dirac and Majorana neutrinos in the one-photon approximation, we discuss the effects of neutrino electromagnetic interactions in terrestrial experiments and in astrophysical environments. We present the experimental bounds on neutrino electromagnetic properties and we confront them with the predictions of theories beyond the Standard Model.

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“…Esta reducción no es trivial y va más allá del objetivo de este trabajo de Tesis. Referimos al lector a [28,53] para más detalles sobre cómo realizar este límite. En lo que sigue, nos enfocamos en la asimetría del camino libre medio de neutrinos, en la figura 4.9(a), mostramos λ abs como función de la intensidad del campo magnético.…”

Section: Resultsunclassified

“…Entendemos que el acuerdo mostrado entre el modelo de BHF y el de Skyrme en el capítulo anterior, evidencia que no se justifica el intentar llevar adelante un problema numérico tan complejo.En el último punto de esta sección hacemos una comparación con otros trabajos. Comenzamos con el de S. Shinkevich y A. Studenikin[53]. Estos autores hacen un análisis similar al nuestro, usando el marco relativista en espacio libre.…”

unclassified

Camino libre medio de neutrinos en materia neutrónica polarizada

Patiño¹

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En este trabajo de Tesis, se ha estudiado el camino libre medio de neutrinos en materia neutrónica a temperatura finita y para campos magnéticos intensos. En particular, el campo magnético hace que el camino libre medio de los neutrinos varíe según su orientación relativa al campo magnético; por lo cual nos concentramos en estudiar la asimetría en el camino libre medio (respecto a la dirección del campo magnético). La materia neutrónica fue descrita dentro de un modelo no relativista. Consideramos densidades en el rango 0.05 ≤ p ≤ 0.4fm-3, con temperaturas que alcanzan hasta los 30MeV, en presencia de campos magnéticos que van desde B=0G hasta B=1018G. Evaluamos dos reacciones entre los neutrinos y la materia neutrónica, que son: la reacción de dispersión v + n → v' + n', y la reacción de absorción v + n → e- + p. Para esto desarrollamos, en primer lugar un modelo para describir la materia neutrónica y a partir de los resultados de este modelo, calculamos el camino libre medio en sí. En cuanto al modelo para describir la materia neutrónica, empleamos una ecuación de estado que emplea la aproximación de Hartree-Fock con la interacción LNS de Skyrme. Por medio del cálculo de la ecuación de estado, encontramos el potencial químico de los neutrones, sus energías de partícula independiente y la polarización (o asimetría de spin) de la materia neutrónica. Naturalmente estas cantidades dependen de la densidad, la temperatura y la intensidad del campo magnético. Para el cálculo del camino libre medio, ponemos especial atención en el cálculo de la función de estructura, que depende fuertemente de los valores del potencial químico de los neutrones, sus energías de partícula independiente y la asimetría de spin. Analizamos en dos capítulos diferentes, las reacciones de dispersión y de absorción, ya que en la segunda al tener partículas cargadas debemos considerar la cuantificación de Landau en los estados finales. Esto marca un contraste fuerte con el caso en ausencia de campo magnético, donde el resultado para ambas reacciones se puede evaluar cambiando simplemente las constantes de acoplamiento. Para ambas reacciones, el camino libre medio depende fuertemente del ángulo del neutrino incidente respecto del campo magnético. Sobre la reacción de dispersión en sí, para una densidad de 0.15fm-3 y una temperatura de T= 15MeV, la asimetría en el camino libre medio es de ≈ 0.2% y ≈ 2% para B= 1016G y B= 1017G, respectivamente, mientras que para un campo de B=1018G, es de ≈ 26%. El camino libre medio de absorción tiene una débil dependencia con la temperatura y en presencia de campos magnéticos intensos decrece a medida que aumenta el campo, en contraste con el camino libre medio de dispersión que es casi independiente del campo magnético y depende fuertemente de la temperatura. Más allá de su magnitud, para ambos casos el camino libre medio decrece a medida que aumenta la temperatura. Evaluamos el camino libre medio total (que incluye ambas reacciones), junto con su asimetría, para p =0.16fm-3 e intensidad de campo magnético B=1017G, la asimetría en el camino libre medio total es de ∼ 9 % y ∼ 3.4 % con temperaturas de 15 y 30MeV, respectivamente. Mientras que para un campo de B=1018G, la asimetría es de ∼ 58 % y ∼ 48 %, nuevamente para 15 y 30MeV, respectivamente. Otro resultado que debemos destacar es que la presencia de un campo magnético fuerte modifica el espacio de fase de los estados finales para la reacción de absorción. Mientras que para B=0 la reacción de absorción es siempre más importante que la de dispersión, para B ≠ 0, el comportamiento es diferente con la temperatura, determina que para campos magnéticos intensos la reacción de dispersión puede ser más importante que la de absorción.

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Relativistic theory of inverse beta-decay of polarized neutron in strong magnetic field

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