초신성의 중성미자 유체는 새로운 물리학을 가리킬 수 있습니다.

폭발하는 별에서 생성된 중성미자는 표준 모델 너머의 물리학을 가리킬 수 있다고 합니다. 장포웬 그리고 미국 오하이오 주립대학교의 동료들. 그들의 연구는 가상의 상호작용이 핵 붕괴 초신성에서 생성되는 중성미자 펄스에 어떻게 영향을 미치는지 설명합니다. 이는 현재와 미래의 초신성 관측에서 볼 수 있는 것입니다.

중성미자는 상호작용 없이 물질을 통해 장거리를 이동할 수 있는 저질량 및 전기적으로 중성인 아원자 입자입니다. 그들은 일부 천체 물리학 과정에 의해 엄청난 양으로 생산되며 천문학자들은 거대한 탐지기를 사용하여 지구에 도착하는 중성미자를 연구합니다. 이러한 우주 중성미자를 연구하면 천체 물리학에 대해 알 수 있을 뿐만 아니라 입자 자체의 특성에 대한 통찰력을 얻을 수 있습니다.

이제 Chang의 팀은 초신성 폭발이 입자 물리학의 표준 모델로 설명할 수 없는 중성미자 거동을 촉발할 수 있는 가능성을 조사했습니다.

극한 조건

표준모델은 중성미자가 약한 핵력이나 중력을 통해 서로 상호작용한다고 말합니다. 그러나 핵붕괴 초신성 동안 입자들은 너무 촘촘하게 채워져서 평소보다 훨씬 더 자주 서로 흩어질 것으로 예상됩니다. 이러한 극단적인 상황에서 표준 모델을 넘어서는 일부 이론에서는 "향상된 자기 상호 작용"(νSI)이라는 가상의 상호 작용이 나타날 수 있다고 제안합니다. 이 상호작용은 약한 상호작용보다 훨씬 더 강한 것으로 예측되며 따라서 그러한 초신성에서 중성미자의 거동에 영향을 미칠 것입니다.

천문학자들에게 이 효과를 관찰할 수 있는 기회는 SN 1987A의 25개 중성미자가 1987개의 중성미자 검출기에 등록된 1987년에 찾아왔습니다. SN 168,000A는 대마젤란운에서 불과 XNUMX광년 떨어진 곳에서 발생한 핵붕괴 초신성입니다.

일반적인 생각은 νSI가 여기 지구에서 감지된 중성미자 펄스의 특성에 영향을 미쳤어야 한다는 것입니다. 그러나 사건 이후 수십 년 동안 물리학자들은 νSI의 존재를 입증하는 SN 1987A의 중성미자 신호에서 관찰 가능한 효과를 계산하는 데 어려움을 겪었습니다.

상대론적 유체역학

연구에서 Chang 팀은 핵 붕괴 초신성의 중심에서 새로 형성되는 중성자별에서 바깥쪽으로 흐르는 중성미자를 고려하여 문제를 재검토했습니다. 상대론적 유체역학의 제약 하에서 그들의 계산은 νSI가 입자들이 집합적으로 작용하여 조밀하고 단단히 결합되어 팽창하는 유체를 형성하게 한다는 것을 보여주었습니다.

연구원들은 또한 이러한 확장이 두 가지 가능한 경로를 따를 수 있다고 제안합니다. 첫 번째 시나리오에서는 중성미자가 갑작스럽게 폭발적으로 흘러나올 것입니다. 그 결과는 중앙 중성자별 너머까지 확장되는 중성미자 유체가 될 것입니다. 이는 천문학자들이 관찰한 중성미자 펄스가 더 오래 지속될 것임을 의미합니다. 두 번째 경우에는 중성미자가 밀도가 낮은 꾸준한 바람으로 흐릅니다. 여기서 νSI의 효과는 중성자별에 가까워질수록 사라져 중성미자 펄스가 더 짧아집니다.

일부 우주 중성미자는 결국 우주가 아닐 수 있습니다

Chang의 팀은 이제 천문학자들이 SN 1987A의 중성미자 데이터에서 νSI의 증거를 식별할 수 있는 추가 계산에 그들의 아이디어가 사용될 수 있기를 바라고 있습니다. "초신성의 역학은 복잡하지만 상대론적 유체역학을 통해 초신성의 작동 방식을 이해하는 데 갈림길이 있다는 것을 알기 때문에 이 결과는 유망합니다."라고 Chang은 말합니다.

초신성 내부 중성미자 생성에 대한 지식을 바탕으로 연구원들은 정상풍 이론이 폭발적 유출 사례보다 가능성이 더 높다고 예측합니다. 그러나 현재로서는 두 현상이 동일한 폭발에서 발생할 수 있는지 여부를 결정하기 위해 더 많은 연구가 필요할 것입니다. .

궁극적으로, 그들의 발견은 천문학자들이 은하수나 그 은하 인근에서 새로운 초신성이 관찰되면 천문학자들이 νSI에 대한 증거를 수집하는 것을 훨씬 더 쉽게 만들 수 있습니다. 물론 이는 여전히 수십 년이 걸릴 수 있습니다. Chang은 “우리는 또 다른 은하계 초신성이 어딘가에서 곧 일어나기를 늘 기도하고 있지만, 우리가 할 수 있는 최선은 그런 일이 일어나기 전에 우리가 알고 있는 것을 최대한 활용하는 것”이라고 말합니다.

연구는 다음에 설명되어 있습니다. 피지컬 리뷰 레터스 (Physical Review Letters).

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• 출처: https://physicsworld.com/a/neutrino-fluids-in-supernovae-could-point-to-new-physics/