Neutriinovedelikud supernoovades võivad viidata uuele füüsikale – füüsikamaailmale

Plahvatavates tähtedes tekkinud neutriinod võivad viidata standardmudelist kaugemale jäävale füüsikale, vastavalt arvutustele. Po-Wen Chang ja kolleegid USA Ohio osariigi ülikoolist. Nende töö selgitab, kuidas hüpoteetiline interaktsioon mõjutab neutriinode impulssi, mis tekivad tuuma kokkuvarisemise supernoovas – midagi, mida võib näha supernoova olemasolevates ja tulevastes vaatlustes.

Neutriinod on väikese massiga ja elektriliselt neutraalsed subatomaarsed osakesed, mis suudavad läbida pikki vahemaid läbi aine ilma vastastikmõjuta. Neid toodetakse suurtes kogustes mõnede astrofüüsikaliste protsesside käigus ja astronoomid kasutavad Maale saabuvate neutriinode uurimiseks tohutuid detektoreid. Lisaks sellele, et nende kosmiliste neutriinode uurimine räägib meile midagi astrofüüsikast, võib see anda ülevaate osakeste endi olemusest.

Nüüd on Changi meeskond uurinud võimalust, et supernoova plahvatused võivad vallandada neutriino käitumist, mida osakeste füüsika standardmudeliga ei saa seletada.

Ekstreemsed tingimused

Standardmudel ütleb, et neutriinod suhtlevad üksteisega nõrga tuumajõu või gravitatsiooni kaudu. Kuid tuuma kokkuvarisemise supernoovade ajal muutuvad osakesed eeldatavasti nii tihedaks, et nad hajuvad üksteisest palju sagedamini kui tavaliselt. Sellistes ekstreemsetes tingimustes viitavad mõned teooriad, mis lähevad standardmudelist kaugemale, et tekkida hüpoteetiline interaktsioon, mida nimetatakse "täiustatud eneseinteraktsiooniks" (νSI). Eeldatakse, et see interaktsioon on suurusjärgu võrra tugevam kui nõrk interaktsioon ja peaks seetõttu mõjutama neutriinode käitumist sellistes supernoovades.

Astronoomide jaoks avanes võimalus seda efekti jälgida 1987. aastal, kui kolmes neutriinodetektoris registreeriti SN 25A 1987 neutriinot. SN 1987A oli tuuma kokkuvarisemise supernoova, mis leidis aset vaid 168,000 XNUMX valgusaasta kaugusel Suures Magellani pilves.

Üldine idee on see, et νSI oleks pidanud mõjutama siin Maal tuvastatud neutriinoimpulsi olemust. Sündmusele järgnenud aastakümnete jooksul on füüsikud aga näinud vaeva, et arvutada välja SN 1987A neutriinosignaali vaadeldavad efektid, mis kinnitaksid νSI olemasolu.

Relativistlik hüdrodünaamika

Changi töörühm käsitles oma uuringus probleemi uuesti, võttes arvesse neutriinosid, mis voolavad väljapoole äsja moodustunud neutrontähest tuuma kokkuvarisemise supernoova keskmes. Relativistliku hüdrodünaamika piirangute kohaselt näitasid nende arvutused, et νSI paneb osakesed ühiselt tegutsema, moodustades tiheda, tihedalt seotud ja paisuva vedeliku.

Teadlased viitavad ka sellele, et see laienemine võib toimuda kahel võimalikul viisil. Esimese stsenaariumi korral voolaksid neutriinod välja järsu purskega. Tulemuseks oleks neutriinovedelik, mis ulatub kaugele tsentraalsest neutrontähest – see tähendab, et astronoomide jälgitav neutriinoimpulss kestab kauem. Teisel juhul voolavad neutriinod hoopis väiksema tihedusega ühtlase tuulega. Siin kaoksid νSI mõjud neutrontähele lähemale, mille tulemuseks oleks lühem neutriinoimpulss.

Mõned kosmilised neutriinod ei pruugi siiski olla kosmilised

Changi meeskond loodab nüüd, et nende ideid kasutatakse edasistes arvutustes, mis võimaldaksid astronoomidel tuvastada SN 1987A neutriinoandmetes tõendeid νSI kohta. "Supernoovade dünaamika on keeruline, kuid see tulemus on paljutõotav, sest relativistliku hüdrodünaamikaga teame, et nende toimimise mõistmisel on teekahvel," ütleb Chang.

Tuginedes nende teadmistele supernoovade sees neutriinode tekkest, ennustavad teadlased, et nende püsiva tuule teooria on tõenäolisem kui purske väljavoolu juhtum, kuid praegu on vaja rohkem tööd teha, et teha kindlaks, kas mõlemad nähtused võivad toimuda samas plahvatuses või mitte. .

Lõppkokkuvõttes võivad nende avastused muuta astronoomide jaoks palju lihtsamaks tõendite kogumise νSI kohta, kui Linnuteel või selle galaktilises naabruses on täheldatud uusi supernoovasid – kuigi need võivad kesta veel aastakümneid. "Me palvetame alati selle eest, et kusagil ja kiiresti juhtuks veel üks galaktiline supernoova, kuid parim, mida saame teha, on proovida tugineda sellele, mida teame nii palju kui võimalik, enne kui see juhtub," ütleb Chang.

Uuringut kirjeldatakse artiklis Physical Review Letters.

• SEO-põhise sisu ja PR-levi. Võimenduge juba täna.
• PlatoData.Network Vertikaalne generatiivne Ai. Jõustage ennast. Juurdepääs siia.
• PlatoAiStream. Web3 luure. Täiustatud teadmised. Juurdepääs siia.
• PlatoESG. Autod/elektrisõidukid, Süsinik, CleanTech, Energia, Keskkond päikeseenergia, Jäätmekäitluse. Juurdepääs siia.
• PlatoTervis. Biotehnoloogia ja kliiniliste uuringute luureandmed. Juurdepääs siia.
• ChartPrime. Tõsta oma kauplemismängu ChartPrime'iga kõrgemale. Juurdepääs siia.
• BlockOffsets. Keskkonnakompensatsiooni omandi ajakohastamine. Juurdepääs siia.
• Allikas: https://physicsworld.com/a/neutrino-fluids-in-supernovae-could-point-to-new-physics/