Płyny neutrino w supernowych mogą wskazywać na nową fizykę – Świat Fizyki

Według obliczeń przeprowadzonych przez: Neutrina powstałe w eksplodujących gwiazdach mogą wskazywać na fizykę wykraczającą poza Model Standardowy Po-Wen Chang i współpracownicy z Ohio State University w USA. Ich praca wyjaśnia, w jaki sposób hipotetyczna interakcja wpływa na impuls neutrin generowanych podczas supernowej z zapadnięciem się jądra – coś, co można zaobserwować w istniejących i przyszłych obserwacjach supernowych.

Neutrina to małomasywne i elektrycznie obojętne cząstki subatomowe, które mogą przemieszczać się na duże odległości przez materię bez interakcji. Są one produkowane w ogromnych ilościach w wyniku niektórych procesów astrofizycznych, a astronomowie używają ogromnych detektorów do badania neutrin docierających na Ziemię. Badanie tych kosmicznych neutrin może nie tylko powiedzieć nam coś o astrofizyce, ale także dostarczyć wglądu w naturę samych cząstek.

Teraz zespół Changa zbadał możliwość, że eksplozje supernowych mogą wywołać zachowania neutrin, których nie można wytłumaczyć Modelem Standardowym fizyki cząstek elementarnych.

Ekstremalne warunki

Model Standardowy mówi, że neutrina oddziałują ze sobą poprzez słabe oddziaływania jądrowe lub grawitację. Jednak podczas supernowych z zapadnięciem się jądra oczekuje się, że cząstki staną się tak gęsto upakowane, że będą się rozpraszać znacznie częściej niż zwykle. W tak ekstremalnych warunkach niektóre teorie wykraczające poza Model Standardowy sugerują, że może pojawić się hipotetyczna interakcja zwana „wzmocnioną interakcją siebie” (νSI). Przewiduje się, że ta interakcja będzie o rząd wielkości silniejsza niż interakcja słaba i dlatego powinna wpływać na zachowanie neutrin w takich supernowych.

Dla astronomów okazją do obserwacji tego efektu był rok 1987, kiedy w trzech detektorach neutrin zarejestrowano 25 neutrin z SN 1987A. SN 1987A była supernową powstałą w wyniku zapadnięcia się jądra, która pojawiła się zaledwie 168,000 XNUMX lat świetlnych od nas w Wielkim Obłoku Magellana.

Ogólna koncepcja jest taka, że ​​νSI powinno mieć wpływ na naturę impulsu neutrin wykrytego tutaj, na Ziemi. Jednak przez dziesięciolecia po tym wydarzeniu fizycy mieli trudności z obliczeniem obserwowalnych efektów w sygnale neutrina SN 1987A, które potwierdziłyby istnienie νSI.

Hydrodynamika relatywistyczna

W swoich badaniach zespół Changa ponownie podszedł do problemu, rozważając neutrina wypływające na zewnątrz z nowo powstałej gwiazdy neutronowej w centrum supernowej z zapadnięciem się jądra. Obliczenia, zgodnie z ograniczeniami hydrodynamiki relatywistycznej, wykazały, że νSI spowoduje, że cząstki będą działać wspólnie, tworząc gęsty, ściśle powiązany i rozszerzający się płyn.

Naukowcy sugerują również, że ekspansja ta może przebiegać dwiema możliwymi ścieżkami. W pierwszym scenariuszu neutrina wypłyną w nagłym wybuchu. W rezultacie powstałby płyn neutrinowy, który rozciąga się daleko poza centralną gwiazdę neutronową, co oznacza, że ​​obserwowany przez astronomów impuls neutrin będzie trwał dłużej. W drugim przypadku neutrina przepływają w stałym wietrze o mniejszej gęstości. Tutaj efekty νSI zniknęłyby bliżej gwiazdy neutronowej, co skutkowałoby krótszym impulsem neutrin.

Niektóre neutrina kosmiczne mogą jednak nie być kosmiczne

Zespół Changa ma teraz nadzieję, że ich pomysły zostaną wykorzystane w dalszych obliczeniach, które umożliwią astronomom identyfikację dowodów na obecność νSI w danych neutrin z SN 1987A. „Dynamika supernowych jest skomplikowana, ale wynik ten jest obiecujący, ponieważ w przypadku hydrodynamiki relatywistycznej wiemy, że obecnie droga do zrozumienia ich działania jest rozwidleniem” – mówi Chang.

Opierając się na swojej wiedzy na temat produkcji neutrin wewnątrz supernowych, naukowcy przewidują, że ich teoria stałego wiatru jest bardziej prawdopodobna niż przypadek wypływu wybuchowego – ale na razie potrzeba więcej pracy, aby określić, czy oba zjawiska mogą wystąpić podczas tej samej eksplozji .

Ostatecznie ich odkrycia mogą znacznie ułatwić astronomom gromadzenie dowodów na istnienie νSI po zaobserwowaniu nowych supernowych w Drodze Mlecznej lub w jej galaktycznym sąsiedztwie – chociaż może to nastąpić jeszcze za kilka dekad. „Zawsze modlimy się, aby gdzieś i wkrótce wydarzyła się kolejna galaktyczna supernowa, ale najlepsze, co możemy zrobić, to wykorzystać jak najwięcej wiedzy, zanim to nastąpi” – mówi Chang.

Badania opisano w Physical Review Letters.

• Dystrybucja treści i PR oparta na SEO. Uzyskaj wzmocnienie już dziś.
• PlatoData.Network Pionowe generatywne AI. Wzmocnij się. Dostęp tutaj.
• PlatoAiStream. Inteligencja Web3. Wiedza wzmocniona. Dostęp tutaj.
• PlatonESG. Motoryzacja / pojazdy elektryczne, Węgiel Czysta technologia, Energia, Środowisko, Słoneczny, Gospodarowanie odpadami. Dostęp tutaj.
• Platon Zdrowie. Inteligencja w zakresie biotechnologii i badań klinicznych. Dostęp tutaj.
• ChartPrime. Podnieś poziom swojej gry handlowej dzięki ChartPrime. Dostęp tutaj.
• Przesunięcia bloków. Modernizacja własności offsetu środowiskowego. Dostęp tutaj.
• Źródło: https://physicsworld.com/a/neutrino-fluids-in-supernovae-could-point-to-new-physics/