Классификация частиц и взаимодействий. Обзор таблиц Розенфельда.

 Законы сохранения в физике частиц.

 Фундаментальные составляющие материи (кварки и лептоны), калибровочные поля (фотон, W- и Z-бозоны, бозоны Хиггса, глюоны, гравитоны). Основные идеи Стандартной Модели электрослабого взаимодействия Глэшоу-Вайнберга-Салама, Квантовой Хромодинамики и моделей Великого Объединения.

 Важнейшие свойства нейтрино.

 Гипотетические частицы и взаимодействия.

 Эмпирические сведения о химическом и изотопном составе ядерной компоненты первичных космических лучей (КЛ). Сравнение распространенностей ядер в КЛ и в среднем во Вселенной.

 Антипротоны и антиядра в первичном космическом излучении.

 Эмпирические сведения об энергетическом спектре протонов и ядер первичных КЛ. Основные модуляционные механизмы.

 Электрон-позитронная компонента КЛ.

 Генерация нейтрино в цепочках термоядерных реакций в звездах (pp и CNO циклы в Солнце и сверхновых).

 “pp”- и “р-гамма” - механизмы генерации КЛ и нейтрино высоких энергий в “космических ускорителях”, атмосферах звезд и планет (рождение нейтрино в распадах p- и K-мезонов, мюонов, t-лептонов и короткоживущих резонансов).

 Локальные (“точечные”) источники космических лучей, гамма квантов и нейтрино высоких энергий:

 Диффузные потоки нейтрино высоких энергий:

 Краткий обзор эмпирических данных о скрытой массе галактик, галактических кластеров и суперкластеров (сверхскоплений).

 Некоторые кандидаты на роль составляющих холодной темной материи:

 Генерация нейтрино при аннигиляции частиц холодной темной материи в Земле, Солнце и Галактическом гало. Связь с проблемой поиска антивещества в первичном космическом излучении.

 Основные закономерности взаимодействия адронов и ядер с ядрами.

 Распады элементарных частиц. Кинематика и спектры вторичных частиц на примере двухчастичного распада.

 Основные закономерности ядерно-каскадного процесса в веществе (качественный анализ).

 Роль электромагнитных взаимодействий (энергетические потери заряженных частиц на ионизацию и возбуждение атомов среды, образование d-электронов). Электромагнитный каскад.

 Основные величины теории переноса (поток, интенсивность, энергетический и импульсный спектры, средняя энергия, угловые распределения).

 Глубина среды. Пробег до взаимодействия. Оптическая толщина среды.

 Вывод системы одномерных уравнений переноса для протонов и нейтронов без учета энергетических потерь. Кинематика. Следствия изотопической симметрии.

 Z-факторный метод.

 Анализ точного решения уравнений переноса в “ССС”-модели (степенной первичный спектр + скейлинг + независящие от энергии полные неупругие сечения взаимодействия).

 Пробег до распада, критическая энергия, критическая плотность.

 Глубина в атмосфере, как функция высоты и зенитного угла.

 Вывод системы одномерных уравнений переноса для нуклонов и пионов без учета энергетических потерь. Регенерация и перезарядка пионов.

 Формальное решение уравнений переноса для пионов (Z-факторным методом) в пренебрежении процессами рождения нуклонов в пион-ядерных взаимодействиях. Анализ решения в “ССС”-модели.

 Энергетические потери. Электромагнитный пробег. Характеристическое уравнение в дифференциальной и интегральной формах и общие свойства его решения.

 Вывод полной системы одномерных уравнений переноса нуклон и мезонов.

 Генерации нуклон-антинуклонных пар при взаимодействии заряженных пионов с ядрами при высоких энергиях.

 Система уравнений переноса для нуклон-пионного каскада в приближении “стабильных пионов”.

 Гипотеза универсального асимптотического поведения полных неупругих сечений взаимодействия адронов.

 Формулировка матричного метода.

 Решение системы уравнений переноса в первом приближении, в рамках в “ССС”-модели.

 Расчет поправок к первому приближению. Численная оценка поправок на глубине эффективной генерации мюонов и нейтрино в атмосфере.

 Система уравнений переноса для каонов без учета регенерации.

 Анализ решения. Роль процессов генерации каонов при взаимодействии заряженных пионов с ядрами.

 Качественные оценки вкладов основных неучтенных эффектов (распад пионов, регенерация каонов, рождение пионов в двух- и трехчастичных распадах K^± , K⁰_S и K⁰_L-мезонов).

 Уравнение переноса мюонов в приближении непрерывных потерь. Функция генерации.

 Решение уравнений переноса для мюонов. Вероятность выживания. Качественный анализ асимптотического поведения решения при низких и сверхвысоких энергиях.

 Качественная оценка эффекта зависимости форм-факторов K_m3-распадов от Q² (квадрата 4-импульса, уносимого лептонной парой).

 Атмосферные мюоны: краткий обзор численных результатов и эксперимента.

 О проблеме “быстрых мюонов” (т.е. мюонов, образующихся при распаде очарованных адронов).

 Уравнение переноса нейтрино без учета поглощения и регенерации.

 Атмосферные нейтрино: обзор некоторых численных результатов.

 Неучтенные эффекты и трудности теории при низких энергиях (3-мерность каскада, вклад от частиц возвратного альбедо, тонкая структура пенумбры) и при высоких энергиях (неопределенности моделей взаимодействия адронов и ядер и, в частности, проблема нарушения скейлинга и проблема рождения и распада очарованных адронов).

 О возможности нормировка потока атмосферных нейтрино на измеренные потоки мюонов в атмосфере, на уровне моря и под землей.

 Основные методы детектирования нейтрино высоких энергий. Классификация событий в подземных нейтринных детекторах.

 Сравнение с данными измерений потока АН подземных детекторах NUSEX, Frejus, Kamikande, IMB, SOUDAN-2, MACRO и Super-Kamiokande.

 Общий анализ проблемы генерации и переноса нейтрино в веществе. Оценки критических плотностей.

 Генерация мюонов при прохождении мюонных нейтрино через плотную среду.