Такибаева МН

АННОТАЦИЯ
диссертации на соискание ученой степени доктора философии (PhD) в
области физики по специальности «6D060400 – Физика»
Такибаева Меруерт Нургалиевна
Резонансные явления в нейтронных звездах
В настоящей диссертационной работе дано описание реакций и
процессов, связанных с трансформацией вещества, происходящих в
оболочках нейтронных звезд, имеющих сверхплотную кристаллическую
структуру.
Актуальность темы связана с возросшим научным интересом к физике
нейтронных звезд, вызванным значительным объемом новых данных по
характеристикам нейтронных звезд (пульсаров и магнетаров), полученных в
последние годы космическими станциями и наземными обсерваториями. Эти
данные в области рентгеновского, радио и оптического излучения, которые
могут быть связаны с уникальными процессами и состоянием вещества
нейтронных звезд, скоростью и характером протекающих в них ядерных
реакций. Исследование этих процессов и реакций дает понимание физики
нейтронных звезд, явлений, взаимодействий и реакций, происходящих в
экстремальных состояниях вещества.
Важной задачей современной астрофизики и теоретической ядерной
астрофизики является определение физических причин и характера мощных
излучений пульсаров и магнетаров. Им присущи сильные гравитационные
поля и магнитные поля, сверхвысокие плотности и экзотические формы
вещества, которые не существуют при обычных земных условиях.
Данная диссертационная работа посвящена развитию нового
теоретического направления в ядерной астрофизике - исследованиям
процессов и реакций, стимулированных сверхплотными структурами,
механизмов генерации нейтринного и гамма излучений.
Цель работы. Теоретическое обоснование новых форм вещества,
возникающих при экстремально высоких давлениях и плотностях в
оболочках нейтронных звезд, новых явлений, реакций и процессов,
стимулированных
сверхплотной
кристаллической
структурой
и
образовавшейся вырожденной электронной Ферми-жидкостью. Разработка
теоретических методов описания новых ядерных реакций, резонансных
явлений, образования компоненты ядерной материи в форме возбужденных
ядер, оказывающихся стабильными в сверхплотном кристалле, фононядерных взаимодействий и нелинейных механизмов сверх возбуждения ядер,
приводящих к периодической генерации нейтринного излучения.
Объектом исследования являются одиночные нейтронные звезды,
известные также как пульсары, и процессы, происходящие в их оболочках.
Предмет исследования - нелинейные и фонон-ядерные процессы в
оболочках нейтронных звезд; определение зависимостей процессов и
явлений от элементного состава нейтронных звезд; механизмы генерации
вспышек нейтринного излучения.
Положения, выносимые на защиту:
- Явление образования возбужденных ядер, возникающих в цепочках
реакций электронного захвата четно-четными материнскими ядрами в
сверхплотных кристаллических структурах оболочек нейтронных звезд, и
остающихся стабильными вследствие запрета на сброс возбуждения из-за
противодействия вырожденной электронной Ферми-жидкости. Пример: ядро
56
Fe имеет порог реакции захвата Ee  3, 695MeV , а у дочернего ядра 56Mn –
порог Ee  1, 629MeV . Для нечетно-четных и нечетно-нечетных ядер такое
явление не имеет места, поскольку пороги реакции в их цепочках имеют
возрастающий характер. Пример: ядро 57Fe имеет порог реакции захвата
57
Ee  2, 693MeV , а у дочернего ядра Mn – порог Ee  4,963 MeV . Такое явление
было определено впервые;
- Эффект сверх возбуждения ядер в оболочках нейтронных звезд как
результат взаимодействия фононов кристаллической решетки с фононами
возбуждения ядер. Важно, что энергии сверх возбужденных ядер становятся
больше «запирающей» энергии вырожденных Ферми электронов, и тогда
становится возможной эмиссия высокоэнергичных гамма квантов, что
порождает каскад реакций с выбиванием нуклонов из ядер. Такой эффект
был выявлен впервые;
- Процессы выбивания высокоэнергичными фотонами из ядер
свободных нуклонов и реакции испускания нейтрино и антинейтрино;
- Модуляция
потоков
нейтринного
излучения,
порождаемых
стимулированным излучением сверхвозбужденных ядер, когда плотность
этих ядер превышает критических значений.
Научная новизна результатов диссертационной работы заключается
в следующем:
- Определены новые состояния вещества, состоящих из возбужденных
ядер и проведены расчеты ядерных реакций, в оболочках нейтронных звезд.
- Выявлены особенности протекания цепочек реакций электронного
захвата для четно-четных ядер и нечетных ядер в оболочках нейтронных
звезд.
- Проведены расчеты нейтронных резонансов в кристаллических
структурах оболочек нейтронных звезд.
- Предсказано новое явление – сверхвозбуждение ядер в определенных
слоях оболочек нейтронных звезд в зависимости от их элементного состава.
- Разработан метод определения элементного состава внешней оболочки
нейтронной звезды в зависимости от пульсаций нейтринного излучения.
Научно-практическая
значимость
работы.
Полученные
в
диссертационной работе результаты представляют ценность для развития
физики нейтронных звезд и будут применяться в исследованиях компактных
звездных объектов. На основе полученных теоретических и расчетных
данных предложены новые методы анализа явлений, происходящих в
нейтронных звездах и белых карликах. Предложен новый эксперимент по
изучению нейтронных звезд, использующий метод координированной
регистрации модуляций нейтринного излучения и пульсаций в оптическом и
рентгеновском диапазонах.
Достоверность результатов работы
В диссертационной работе использовались известные теоретические
подходы и апробированные расчетные методы. Полученные результаты
хорошо согласуются с имеющимися экспериментальными данными,
например, связанными с микроструктурой импульсов пульсаров, и
результатами работ по физике нейтронных звезд других авторов. Таким
образом, подтверждена достоверность результатов диссертационной работы.
Публикации. По материалам диссертационной работы опубликована 21
печатная работа, из которых 1 - в журнале, входящем в базу данных Scopus, 1
- в журнале, входящем в базу данных ThomsonReuters, 7 - в журналах,
входящих в перечень, рекомендуемый ККСОН МОН РК, 12 - в материалах
международных конференций в РК и за рубежом.