سیالات نوترینو در ابرنواخترها می توانند به فیزیک جدید - دنیای فیزیک اشاره کنند

بر اساس محاسبات انجام شده توسط، نوترینوهای ایجاد شده در ستارگان در حال انفجار می توانند به فیزیک فراتر از مدل استاندارد اشاره کنند. پو ون چانگ و همکارانش در دانشگاه ایالتی اوهایو در ایالات متحده. کار آنها توضیح می دهد که چگونه یک تعامل فرضی بر پالس نوترینوهایی که در یک ابرنواختر فروپاشی هسته تولید می شود تأثیر می گذارد - چیزی که می تواند در مشاهدات موجود و آینده ابرنواخترها دیده شود.

نوترینوها ذرات زیر اتمی کم جرم و از نظر الکتریکی خنثی هستند که می توانند مسافت های طولانی را در ماده بدون تعامل طی کنند. آنها در مقادیر زیادی توسط برخی فرآیندهای اخترفیزیکی تولید می شوند و ستاره شناسان از آشکارسازهای بزرگ برای مطالعه نوترینوهایی که به زمین می رسند استفاده می کنند. علاوه بر اینکه چیزی در مورد اخترفیزیک به ما می گوید، مطالعه این نوترینوهای کیهانی می تواند بینشی در مورد ماهیت خود ذرات ارائه دهد.

اکنون، تیم چانگ این امکان را بررسی کرده‌اند که انفجارهای ابرنواختر می‌توانند رفتارهای نوترینو را تحریک کنند که توسط مدل استاندارد فیزیک ذرات قابل توضیح نیست.

شرایط فوق العاده

مدل استاندارد می گوید که نوترینوها از طریق نیروی هسته ای ضعیف یا گرانش با یکدیگر تعامل دارند. اما در طول ابرنواخترهای فروپاشی هسته، انتظار می رود ذرات به قدری متراکم شوند که بسیار بیشتر از حد معمول از روی یکدیگر پراکنده شوند. در چنین شرایط شدید، برخی از نظریه‌هایی که فراتر از مدل استاندارد هستند، پیشنهاد می‌کنند که یک تعامل فرضی به نام «تعامل خود تقویت‌شده» (νSI) می‌تواند پدیدار شود. پیش‌بینی می‌شود که این برهمکنش قدر قوی‌تر از برهمکنش ضعیف باشد و بنابراین باید بر رفتار نوترینوها در چنین ابرنواختری تأثیر بگذارد.

برای ستاره شناسان، فرصتی برای مشاهده این اثر در سال 1987 فراهم شد، زمانی که 25 نوترینو از SN 1987A در سه آشکارساز نوترینو ثبت شد. SN 1987A یک ابرنواختر با فروپاشی هسته بود که تنها در فاصله 168,000 سال نوری از ما در ابر ماژلانی بزرگ رخ داد.

ایده کلی این است که νSI باید بر ماهیت پالس نوترینویی که در اینجا روی زمین شناسایی شده است، تأثیر می گذاشت. با این حال، در دهه‌های پس از این رویداد، فیزیکدانان برای محاسبه اثرات قابل مشاهده در سیگنال نوترینوی SN 1987A که وجود νSI را ثابت می‌کند، تلاش کرده‌اند.

هیدرودینامیک نسبیتی

در مطالعه خود، تیم چانگ با در نظر گرفتن نوترینوهایی که به سمت بیرون از ستاره نوترونی تازه تشکیل شده در مرکز یک ابرنواختر در حال فروپاشی هسته جریان دارند، دوباره مشکل را بررسی کردند. تحت محدودیت‌های هیدرودینامیک نسبیتی، محاسبات آنها نشان داد که νSI باعث می‌شود که ذرات به طور جمعی عمل کنند تا یک سیال متراکم، محکم جفت شده و در حال انبساط را تشکیل دهند.

محققان همچنین پیشنهاد می کنند که این گسترش می تواند دو مسیر ممکن را دنبال کند. در سناریوی اول، نوترینوها در یک انفجار ناگهانی به بیرون سرازیر می شوند. نتیجه یک مایع نوترینویی خواهد بود که بسیار فراتر از ستاره نوترونی مرکزی گسترش می یابد - به این معنی که پالس نوترینویی که توسط ستاره شناسان مشاهده می شود برای مدت طولانی تری دوام می آورد. در حالت دوم، نوترینوها در یک باد ثابت با چگالی کمتر جریان دارند. در اینجا، اثرات νSI نزدیک‌تر به ستاره نوترونی ناپدید می‌شوند و در نتیجه یک پالس نوترینو کوتاه‌تر می‌شود.

برخی از نوترینوهای کیهانی ممکن است در نهایت کیهانی نباشند

تیم چانگ اکنون امیدوار است که از ایده‌های آنها در محاسبات بیشتر استفاده شود که می‌تواند اخترشناسان را قادر به شناسایی شواهدی از νSI در داده‌های نوترینو از SN 1987A کند. چانگ می‌گوید: «دینامیک ابرنواخترها پیچیده است، اما این نتیجه امیدوارکننده است، زیرا با هیدرودینامیک نسبیتی می‌دانیم که درک نحوه عملکرد آنها در حال حاضر انشعابی در مسیر وجود دارد.

بر اساس دانش خود از تولید نوترینو در داخل ابرنواخترها، محققان پیش‌بینی می‌کنند که نظریه باد ثابت آن‌ها بیشتر از حالت انفجار-جریان خروجی محتمل‌تر است – اما در حال حاضر، برای تعیین اینکه آیا هر دو پدیده می‌توانند در یک انفجار اتفاق بیفتند یا نه، به کار بیشتری نیاز است. .

در نهایت، اکتشافات آنها می‌تواند جمع‌آوری شواهدی برای NSI را برای ستاره‌شناسان به محض مشاهده ابرنواخترهای جدید در کهکشان راه شیری یا همسایگی کهکشانی‌اش آسان‌تر کند – هرچند ممکن است هنوز چندین دهه ادامه داشته باشد. چانگ می‌گوید: «ما همیشه دعا می‌کنیم تا یک ابرنواختر کهکشانی دیگر در جایی و به زودی اتفاق بیفتد، اما بهترین کاری که می‌توانیم انجام دهیم این است که سعی کنیم تا آنجا که ممکن است قبل از اینکه اتفاق بیفتد، بر روی آنچه می‌دانیم بسازیم.

تحقیق در شرح داده شده است Physical Review Letters به.

• محتوای مبتنی بر SEO و توزیع روابط عمومی. امروز تقویت شوید.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. به خودت قدرت بده دسترسی به اینجا.
• PlatoAiStream. هوش وب 3 دانش تقویت شده دسترسی به اینجا.
• PlatoESG. خودرو / خودروهای الکتریکی، کربن ، CleanTech، انرژی، محیط، خورشیدی، مدیریت پسماند دسترسی به اینجا.
• PlatoHealth. هوش بیوتکنولوژی و آزمایشات بالینی. دسترسی به اینجا.
• ChartPrime. بازی معاملاتی خود را با ChartPrime ارتقا دهید. دسترسی به اینجا.
• BlockOffsets. نوسازی مالکیت افست زیست محیطی. دسترسی به اینجا.
• منبع: https://physicsworld.com/a/neutrino-fluids-in-supernovae-could-point-to-new-physics/