Neutrino-magnetohidrodinâmica, oscilações de neutrinos e instabilidades em plasmas

Abstract

Foi feita uma modificação da teoria magnetohidrodinâmica, incorporando a dinâmica dos neutrinos, chamada magnetohidrodinâmica de neutrinos. Elétrons e íons foram toma- dos como não-relativísticos, juntamente com os neutrinos eletrônicos (ultra) relativísticos acoplados via força eletro-fraca. Devido à ressonância com um feixe de neutrinos, foi prevista a desestabilização das ondas magnetosônicas rápidas. Admitindo modos oblí- quos, é possível detectar uma instabilidade que se torna mais forte quando o vetor de onda é paralelo ao campo magnético de equilíbrio, associando-se à onda magnetosônica lenta. Assumindo perturbações eletrostáticas em um plasma magnetizado composto por elétrons em um fundo iônico neutro, acoplado a neutrinos eletrônicos, foi considerado o papel desestabilizador dos feixes de neutrinos quanto aos modos de Trivelpiece-Gould. O campo magnético aumenta significativamente a taxa de crescimento linear, conforme cal- culado para os parâmetros de supernovas tipo II. Para o caso não magnetizado, a taxa de crescimento da instabilidade é encontrada para o vetor de onda paralelo ou perpendicular ao campo magnético substituindo-se a frequência de plasma pela frequência apropriada de Trivelpiece-Gould. Adicionalmente, considerou-se um modelo que combina as interações neutrino-plasma e as oscilações de sabores de neutrinos. Neste contexto, estudou-se o acoplamento entre ondas íon-acústicas e oscilações de sabores de neutrinos, obtendo-se uma nova instabilidade. Mostrou-se que a taxa de crescimento desta instabilidade não é modificada pela inclusão de efeitos colisionais.

A modification of the magnetohydrodynamic theory was made incorporating the dyna- mics of neutrinos, called neutrino magnetohydrodynamics. Electrons and ions were taken as non-relativistic, along with (ultra) relativistic electron neutrinos coupled via electro- weak force. Due to the resonance with the neutrino beam the destabilization of the fast magnetosonic wave was predicted. Then, oblique modes were admitted, resulting in a detection of an instability, which becomes stronger when the wave vector is parallel to the equilibrium magnetic field, associating with the slow magnetosonic wave. For the simplest case, assuming electrostatic perturbations in a magnetized plasma composed of electrons on a neutral ionic background, coupled with electronic neutrinos, the destabilizing role of the neutrino beams in Trivelpiece-Gould modes was considered. The magnetic field signi- ficantly increases the linear growth rate, as calculated for type II supernova parameters. For the nonmagnetized case, the growth rate of instability is found for the wave vector parallel or perpendicular to the magnetic field, replacing the plasma frequency with the appropriate frequency of Trivelpiece-Gould. For oblique propagation the growth rate is also found. Subsequently, a model combining neutrino-plasma interactions and neutrino flavor oscillations was studied in the case of the coupling between the ion-acoustic wa- ves and the oscillations of neutrino flavors. When included collision effects, the rate of growth of instability has shown that the coupling between the ion-acoustic waves and the oscillations of neutrino flavors in a completely ionized plasma remain the same.