يمكن أن تشير سوائل النيوترينو في المستعرات الأعظم إلى فيزياء جديدة - عالم الفيزياء

يمكن للنيوترينوات التي تنشأ في النجوم المنفجرة أن تشير إلى فيزياء تتجاوز النموذج القياسي، وفقًا للحسابات التي أجراها بو ون تشانغ وزملاؤه في جامعة ولاية أوهايو في الولايات المتحدة. يشرح عملهم كيف يؤثر التفاعل الافتراضي على نبض النيوترينوات التي تتولد في المستعر الأعظم المنهار، وهو أمر يمكن رؤيته في الملاحظات الحالية والمستقبلية للمستعرات الأعظم.

النيوترينوات عبارة عن جسيمات دون ذرية منخفضة الكتلة ومحايدة كهربائيًا يمكنها السفر لمسافات طويلة عبر المادة دون التفاعل. يتم إنتاجها بكميات هائلة عن طريق بعض العمليات الفيزيائية الفلكية ويستخدم علماء الفلك أجهزة كشف ضخمة لدراسة النيوترينوات التي تصل إلى الأرض. بالإضافة إلى إخبارنا بشيء عن الفيزياء الفلكية، فإن دراسة هذه النيوترينوات الكونية يمكن أن توفر نظرة ثاقبة لطبيعة الجسيمات نفسها.

الآن، اكتشف فريق تشانغ إمكانية أن تؤدي انفجارات المستعرات الأعظم إلى ظهور سلوكيات النيوترينو التي لا يمكن تفسيرها بواسطة النموذج القياسي لفيزياء الجسيمات.

الظروف القاسية

يقول النموذج القياسي أن النيوترينوات تتفاعل مع بعضها البعض عبر القوة النووية الضعيفة أو الجاذبية. لكن خلال المستعرات الأعظمية المنهارة في مركزها، من المتوقع أن تصبح الجسيمات متراصة بكثافة شديدة لدرجة أنها تتشتت عن بعضها البعض بشكل متكرر أكثر من المعتاد. في مثل هذه الظروف القاسية، تشير بعض النظريات التي تذهب إلى ما هو أبعد من النموذج القياسي إلى إمكانية ظهور تفاعل افتراضي يسمى "التفاعل الذاتي المعزز" (νSI). من المتوقع أن يكون هذا التفاعل أقوى من التفاعل الضعيف، وبالتالي يجب أن يؤثر على سلوك النيوترينوات في مثل هذه المستعرات الأعظم.

بالنسبة لعلماء الفلك، جاءت الفرصة لمراقبة هذا التأثير في عام 1987، عندما تم تسجيل 25 نيوترينو من SN 1987A في ثلاثة كاشفات للنيوترينو. كان SN 1987A عبارة عن مستعر أعظم منهار، حدث على بعد 168,000 سنة ضوئية فقط في سحابة ماجلان الكبرى.

الفكرة العامة هي أن νSI يجب أن يكون له تأثير على طبيعة نبض النيوترينو الذي تم اكتشافه هنا على الأرض. ومع ذلك، في العقود التي تلت الحدث، ناضل الفيزيائيون لحساب التأثيرات التي يمكن ملاحظتها في إشارة نيوترينو SN 1987A التي من شأنها إثبات وجود νSI.

الهيدروديناميكية النسبية

في دراستهم، أعاد فريق تشانغ النظر في المشكلة من خلال النظر في تدفق النيوترينوات إلى الخارج من النجم النيوتروني المتشكل حديثًا في مركز المستعر الأعظم المنهار. في ظل قيود الديناميكا المائية النسبية، أظهرت حساباتهم أن νSI من شأنه أن يتسبب في عمل الجسيمات بشكل جماعي لتكوين سائل كثيف ومترابط بإحكام ومتوسع.

ويشير الباحثون أيضًا إلى أن هذا التوسع يمكن أن يتبع مسارين محتملين. في السيناريو الأول، سوف تتدفق النيوترينوات في انفجار مفاجئ. وستكون النتيجة سائل نيوترينو يمتد إلى ما هو أبعد من النجم النيوتروني المركزي، مما يعني أن نبض النيوترينو الذي لاحظه علماء الفلك سيستمر لفترة أطول. وفي الحالة الثانية، تتدفق النيوترينوات بدلًا من ذلك في رياح ثابتة ذات كثافة أقل. هنا، ستختفي تأثيرات νSI بالقرب من النجم النيوتروني، مما يؤدي إلى نبضة نيوترينو أقصر.

بعض النيوترينوات الكونية قد لا تكون كونية بعد كل شيء

ويأمل فريق تشانغ الآن أن يتم استخدام أفكارهم في المزيد من الحسابات التي يمكن أن تمكن علماء الفلك من تحديد دليل على νSI في بيانات النيوترينو من SN 1987A. يقول تشانغ: "إن ديناميكيات المستعرات الأعظم معقدة، لكن هذه النتيجة واعدة لأنه مع الديناميكا المائية النسبية، نعلم أن هناك مفترق طرق في فهم كيفية عملها الآن".

استنادًا إلى معرفتهم بإنتاج النيوترينو داخل المستعرات الأعظم، يتوقع الباحثون أن نظرية الرياح الثابتة الخاصة بهم أكثر احتمالية من حالة التدفق الخارجي - ولكن في الوقت الحالي، ستكون هناك حاجة إلى مزيد من العمل لتحديد ما إذا كان من الممكن حدوث كلتا الظاهرتين في نفس الانفجار أم لا. .

في نهاية المطاف، يمكن أن تسهل اكتشافاتهم على علماء الفلك جمع الأدلة حول νSI بمجرد ملاحظة مستعرات أعظمية جديدة في مجرة ​​درب التبانة أو في جوارها المجري - على الرغم من أن ذلك قد يستغرق عقودًا من الزمن. يقول تشانغ: "نحن نصلي دائمًا من أجل حدوث مستعر أعظم مجري آخر في مكان ما وقريبًا، لكن أفضل ما يمكننا فعله هو محاولة البناء على ما نعرفه قدر الإمكان قبل حدوثه".

تم وصف البحث في استعراض للحروف البدنية.

• محتوى مدعوم من تحسين محركات البحث وتوزيع العلاقات العامة. تضخيم اليوم.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. تمكين نفسك. الوصول هنا.
• أفلاطونايستريم. ذكاء Web3. تضخيم المعرفة. الوصول هنا.
• أفلاطون السيارات / المركبات الكهربائية ، كربون، كلينتك ، الطاقة، بيئة، شمسي، إدارة المخلفات. الوصول هنا.
• أفلاطون هيلث. التكنولوجيا الحيوية وذكاء التجارب السريرية. الوصول هنا.
• تشارت بريم. ارفع مستوى لعبة التداول الخاصة بك مع ChartPrime. الوصول هنا.
• BlockOffsets. تحديث ملكية الأوفست البيئية. الوصول هنا.
• المصدر https://physicsworld.com/a/neutrino-fluids-in-supernovae-could-point-to-new-physics/