D. Boccaletti

Conversion of photons into gravitons and vice versa in a static electromagnetic field

SummaryProduction of gravitational waves by photons incident on a static electromagnetic field as well as the production of photons by gravitational waves incident on a static electromagnetic field are studied. The possibility of using these results for the detection of gravitational waves is also examined.RiassuntoSi studia la produzione di onde gravitazionali da fotoni incidenti su un campo elettromagnetico statico e la produzione di fotoni da onde gravitazionali incidenti sempre su un campo elettromagnetico statico. Si esamina inoltre la possibilità di usare i risultati ottenuti per rivelare le onde gravitazionali.РеэюмеИсследуется рождение гравитационных волн фотонами в статическом злектромагнитном поле, а также и рождение фотонов гравитационными волнами в статическом злектромагнитном поле. Также иэучается воэможность испольэования зтих реэультатов для детектирования гравитационных волн.

Graviton emission by photons in a gravitational field

SummaryWe calculate the cross-section for the emission of a graviton by a photon interacting with an external gravit ational field using the quantum formulation of the linearized equations of general relativity. After showing that the chosen Lagrangian interaction gives the correct formula for the bending of a light beam as predicted by Einstein, the calculation of the matrix element for the emission of a graviton is carried out in detail. It is shown that this interaction is completely negligible and cannot explain, for instance, the cosmological red-shift of light. A more effective process may be the splitting of a photon into three ones in an external gravitational field.RiassuntoSi calcola la sezione d’urto per l’emissione di gravitoni da parte di fotoni interagenti con un campo gravitazionale, per mezzo della formulazione quantistica della teoria linearizzata della relatività generale. Dopo aver fatto vedere che con la lagrangiana di interazione usata si trova l’incurvamento dei raggi luminosi così come previsto da Einstein, si passa al calcolo esplicito dell’elemento di matrice per il detto processo. Si trova che la sezione d’urto è del tutto trascurabile e che non si può, ad esempio, render conto in questa maniera dello spostamento cosmologico verso il rosso. Un processo più efficace potrebbe essere, però, la separazione di un fotone in tre in un campo gravitazionale.РезюмеМы вычисляем поперечное сечение излучения гравитона фотоном, взаимодействуюшим с внешним гравитационным полем, используя квантовую формулуировку линеаризованных уравнений обшей теории относительности. Показав, что выбранный Лагранжиан взаимодействия дает правильную формулу для искривления светового пучка, как у Эйнштейна, подробно проводим вычисление матричного элемента для излучения гравитона. Показано, что это взаимодействие полностью пренебрежимо и не может, например, обьяснить космологическое красное смешение света. Более сушественным пожет быть расшепление одного фотона в три во внешнем гравитационном поле.

The γ+γ→ν+ gn process and its implication in cosmology

SummaryWe consider the γ+γ→ν + gn reaction and we make an estimate of its cross-section for the energies corresponding to the photons of the visible spectrum. We develop some argumentations about the effectiveness of the process through intergalactic space, both as regards the disappearance of the photons, as well as the production of neutrinoantineutrino pairs.RiassuntoAbbiamo studiato la reazione γ+γ→ν+ gn per sviluppare alcune considerazioni astrofisiche. Per questo abbiamo calcolato la sezione d’urto per energie dei fotoni attorno ad l eV, limitandoci cioè ai fotoni dello spettro visibile. Abbiamo svolto alcune argomentazioni intorno all’efficienza di questo processo nello spazio intergalattico sia per quanto riguarda la perdita dei fotoni sia per ciò che si riferisce alla creazione di coppie neutrino-antineutrino.

Photon-photon scattering and photon-scalar particle scattering via gravitational interaction (one-graviton exchange) and comparison of the processes between classical (general-relativistic) theory and the quantum linearized field theory

We calculate the cross-section for the photon-photon scattering and for the photon-scalar particle scattering both with classical and with quantum linearized theory of gravitation. We find a sort of a correspondence-principle connection between these two different methods and we find again confirmed that the gravitational action of a beam of light is twice as great as would be calculated on a Newtonian basis if we regarded the beam as filled with matter with the same energy density.

GRAVITATIONAL SCATTERING OF TWO- AND FOUR-COMPONENT NEUTRINOS. SOME REMARKS IN THE ONE-GRAVITON-EXCHANGE APPROXIMATION.

SummaryThe gravitational scattering of neutrinos is considered in the one-graviton-exchange approximation. In this scheme it is found that two- and four-component neutrinos are scattered in the same amount by bosons and in the small-angle limit have the same cross-sections as photons. Only neutrino-neutrino scattering gives two slightly different cross-sections for the two- and the four-component cases.RiassuntoSi prende in esame la diffusione gravitazionale dei neutrini nell’approssimazione in oui viene scambiato un gravitone. In questo schema si trova che i neutrini a due e a quattro componenti sono diffusi nella stessa maniera sia da parte di una massa grande, sia da parte di particelle scalari, sia da parte di fotoni ed inoltre per angoli piccoli la sezione d’urto è identica, nei vari casi detti, a quella di diffusione dei fotoni. Solo nel caso della diffusione gravitazionale di neutrini da parte di neutrini si trova che i due casi, che si riferiscono ai neutrini a due e a quattro componenti, danno sezioni d’urto diverse. Cio potrebbe essere significativo nei problemi cosmologici.РезюмеВ приближении обмена одним гравитоном рассматривается рассеяние нейтрино. В этой схеме получается, что двух-и четырех-компонентны е нейтрино рассеиваются таким же образом, как бозоны, а в пределе малых углов имеют те же поперечные сечения, как фотоны. Только рассеяние нейтрино на нейтрино дает два слегка различных поперечных сечения для случая двух и четырех компонент.

Gravitons in the universe

SummaryIn order to calculate the density of gravitons in the universe, we examine various processes that can contribute to the production of gravitons and we give an estimate of the cross-sections for their production by two photons that react in presence of a gravitational field. We give also the cross-sections for the inverse processes, that is for the destruction of gravitons. After having examined other processes of production, in particular the production by close binary systems of stars, we find that in the case of the evolutionary universe, that is, in a universe with an age of ∼1018 s, the situation is far from equilibrium and the gravitons are still accumulating. At the present stage the mean density of gravitons in the whole universe seems to be ∼ 10−19 erg/cm3.RiassuntoSi prendono in esame vari processi di produzione e distruzione dei gravitoni e si fa una stima della densità dei gravitoni nell’universo. In particolare si calcolano le sezioni d’urto di produzione di gravitoni da parte di fotoni in presenza di campi gravitazionali esterni quali quelli forniti dalle stelle, dalle galassie e dalle quasar. Nel caso di un universo di tipo evolutivo a cui si attribuisca l’età di 1018 s, si trova che la densità dei gravitoni non ha raggiunto uno stadio di equilibrio ma è in continuo aumento. Attualmente tale densità media sembra essere di ∼ 10−19 erg/cm3.РеэюмеС целью вычислить плотность гравитонов во Вселенной, мы исследуем раэличные процессы, которые могут дать вклад в рождение гравитонов, и мы даем оценку поперечных сечений для их рождения при столкновении двух фотонов в гравитационном поле. Мы приводим также поперечные сечения для обратных процессов, которые обуславливают раэвал гравитонов. После исследования других процессов рождения, в частности, рождения блиэкими двойными системами эвеэд, мы получаем, что в случае зволюционируюшейся Вселенной, т.е. Вселенной с воэрастом ∼1018 сек, ситуация далека от равновесия, и гравитоны еше аккумулируются. На данном зтапе средняя плотность гравитонов во всей Вселенной равна ∼10−19 зрг/см3.

Photon-photon scattering and photon-scalar particle scattering via gravitational interaction (one-graviton exchange) and comparison of the processes between classical (general-relativistic) theory and the quantum linearized field theory@@@Рассеяние фотона фотоном и фотона скалярными частицами при гравитационном вэаимодействии (обмен одним гравитоном) и сравнение зтих процессов в классической (обшая теория относительности) теории и линеариэованной квантовой теории поля

SummaryWe calculate the cross-section for the photon-photon scattering and for the photon-scalar particle scattering both with classical and with quantum linearized theory of gravitation. We find a sort of a correspondence-principle connection between these two different methods and we find again confirmed that the gravitational action of a beam of light is twice as great as would be calculated on a Newtonian basis if we regarded the beam as filled with matter with the same energy density.RiassuntoSi calcola la sezione d’urto per la diffusione fotone-fotone e fotone-particella scalare attraverso l’nterazione gravitazionale, sia con il metodo classico della teoria della relatività generale sia con la teoria quantistica linearizzata della gravitazione. Si trova che vi è una sorta di principio di corrispondenza che collega i due metodi di calcolo; si trova inoltre confermato il fatto che l’azione gravitazionale di un pennello di luce è doppia di quella che si avrebbe se al posto del pennello di luce vi fosse della materia con una analoga densità d’energia.РеэюмеМы вычисляем поперечное сечение для рассеяния фотона фотоном и фотона скалярной частицей и с помошью классической теории и с помошью линеариэованной квантовой теории гравитации. Мы находим некоторый вид принципа соответствия между зтими двумя раэличными методами, и мы получаем новое подтверждение, что гравитационное действие пучка световых лучей окаэывается вдвое больщим, чем было бы вычислено на основе теории Ньютона, если мы рассматриваем пучок световых лучей, как эаполненный вешеством с той же плотностью знергии.

Splitting of a photon into two photons in the coulomb field of a nucleus

SummaryThe cross-section for the splitting of a photon into two photons in the Coulomb field of a nucleus is determined with the standard techniques of the quantum electrodynamics for the case in which the energy of the incident photon is smaller than two electron masses. Numerical evaluations for some values of the variables are made in this energy range.RiassuntoViene calcolata la sezione d’urto per la conversione di un fotone in due fotoni nel campo Coulombiano di un nucleo, con le tecniche della elettrodinamica quantistica. Il calcolo è fatto per energie del fotone incidente minori di due masse elettroniche. In tale intervallo d’energia sono dati i risultati numerici per alcuni valori delle variabili.

Photoneutrino emission and neutron production in the γ+p→n+ν+e + process in stars

SummaryWe consider the γ+p→ n + ν + e+ reaction and his implication in stellar evolution. Besides the neutrino emission, we call attention also on the neutron production; it seems likely that this reaction might have some importance in the superdense stars.RiassuntoViene presa in esame la reazione γ+p→ n+ν+e+ e le implicazioni che ne risultano per l’evoluzione stellare. Si nota che oltre alla emissione di neutrini, questa reazione agisce come sorgente di neutroni; sembra che la reazione possa avere qualche importanza nelle stelle superdense.

Gravitational scattering of two- and four-component neutrinos

SummaryThe gravitational scattering of neutrinos is considered in the one-graviton-exchange approximation. In this scheme it is found that two- and four-component neutrinos are scattered in the same amount by bosons and in the small-angle limit have the same cross-sections as photons. Only neutrino-neutrino scattering gives two slightly different cross-sections for the two- and the four-component cases.RiassuntoSi prende in esame la diffusione gravitazionale dei neutrini nell’approssimazione in oui viene scambiato un gravitone. In questo schema si trova che i neutrini a due e a quattro componenti sono diffusi nella stessa maniera sia da parte di una massa grande, sia da parte di particelle scalari, sia da parte di fotoni ed inoltre per angoli piccoli la sezione d’urto è identica, nei vari casi detti, a quella di diffusione dei fotoni. Solo nel caso della diffusione gravitazionale di neutrini da parte di neutrini si trova che i due casi, che si riferiscono ai neutrini a due e a quattro componenti, danno sezioni d’urto diverse. Cio potrebbe essere significativo nei problemi cosmologici.РезюмеВ приближении обмена одним гравитоном рассматривается рассеяние нейтрино. В этой схеме получается, что двух-и четырех-компонентны е нейтрино рассеиваются таким же образом, как бозоны, а в пределе малых углов имеют те же поперечные сечения, как фотоны. Только рассеяние нейтрино на нейтрино дает два слегка различных поперечных сечения для случая двух и четырех компонент.