Нейтринні рідини в наднових можуть вказувати на нову фізику – Physics World

Згідно з розрахунками, проведеними По-Вен Чанг та колеги з Університету штату Огайо в США. Їхня робота пояснює, як гіпотетична взаємодія впливає на імпульс нейтрино, який генерується в надновій, що колапсує, – те, що можна побачити в існуючих і майбутніх спостереженнях наднових.

Нейтрино — маломасові та електрично нейтральні субатомні частинки, які можуть подорожувати на великі відстані крізь речовину, не взаємодіючи. Вони виробляються у величезних кількостях під час деяких астрофізичних процесів, і астрономи використовують величезні детектори для вивчення нейтрино, які надходять на Землю. Вивчення цих космічних нейтрино не тільки розповість нам щось про астрофізику, але й допоможе зрозуміти природу самих частинок.

Тепер команда Чанга дослідила можливість того, що вибухи наднових можуть викликати поведінку нейтрино, яку неможливо пояснити Стандартною моделлю фізики елементарних частинок.

Екстремальні умови

Стандартна модель говорить, що нейтрино взаємодіють одне з одним через слабку ядерну силу або гравітацію. Але очікується, що під час колапсу ядра наднових частинки стають настільки щільно упакованими, що вони розлітаються одна від одної набагато частіше, ніж зазвичай. У таких екстремальних умовах деякі теорії, які виходять за рамки Стандартної моделі, припускають, що може виникнути гіпотетична взаємодія під назвою «розширена самовзаємодія» (νSI). Передбачається, що ця взаємодія буде на порядки сильнішою, ніж слабка взаємодія, і тому має впливати на поведінку нейтрино в таких наднових.

Для астрономів можливість спостерігати цей ефект з'явилася в 1987 році, коли 25 нейтрино від SN 1987A були зареєстровані в трьох детекторах нейтрино. SN 1987A була надновою з колапсом ядра, яка виникла лише за 168,000 XNUMX світлових років у Великій Магеллановій Хмарі.

Загальна ідея полягає в тому, що νSI мало вплинути на природу імпульсу нейтрино, який було виявлено тут, на Землі. Однак протягом десятиліть після цієї події фізики намагалися обчислити спостережувані ефекти в сигналі нейтрино SN 1987A, які б підтвердили існування νSI.

Релятивістська гідродинаміка

У своєму дослідженні команда Чанга переглянула проблему, розглянувши нейтрино, що витікає з новоутвореної нейтронної зірки в центрі наднової, яка колапсує. Згідно з обмеженнями релятивістської гідродинаміки, їхні розрахунки показали, що νSI змусить частинки діяти колективно, утворюючи щільну, тісно пов’язану рідину, що розширюється.

Дослідники також припускають, що це розширення може йти двома можливими шляхами. У першому сценарії нейтрино витікало б раптово. Результатом буде нейтринна рідина, яка простягається далеко за межі центральної нейтронної зірки, тобто імпульс нейтрино, який спостерігають астрономи, триватиме довше. У другому випадку нейтрино натомість течуть у постійному вітрі з меншою щільністю. Тут вплив νSI зникне ближче до нейтронної зірки, що призведе до коротшого імпульсу нейтрино.

Деякі космічні нейтрино можуть не бути космічними

Зараз команда Чанга сподівається, що їхні ідеї будуть використані в подальших розрахунках, які дозволять астрономам ідентифікувати докази νSI в нейтринних даних від SN 1987A. «Динаміка наднових зірок складна, але цей результат багатообіцяючий, оскільки з релятивістською гідродинамікою ми знаємо, що є розвилка на шляху до розуміння того, як вони працюють зараз», — говорить Чанг.

Ґрунтуючись на своїх знаннях про виробництво нейтрино всередині наднової зірки, дослідники передбачають, що їхня теорія постійного вітру є більш імовірною, ніж випадок вибуху-витоку, але наразі потрібно буде більше працювати, щоб визначити, чи можуть обидва явища відбуватися під час одного вибуху. .

Зрештою, їхні відкриття можуть значно полегшити астрономам збір доказів νSI, коли нові наднові зірки будуть спостерігатися в Чумацькому Шляху або його галактичних околицях – хоча це може бути ще через десятиліття. «Ми завжди молимося, щоб інша галактична наднова трапилася десь і незабаром, але найкраще, що ми можемо зробити, це спробувати спиратися на те, що ми знаємо, якомога більше, перш ніж це станеться», — говорить Чанг.

Дослідження описано в Physical Review Letters,.

• Розповсюдження контенту та PR на основі SEO. Отримайте посилення сьогодні.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. Додайте собі сили. Доступ тут.
• PlatoAiStream. Web3 Intelligence. Розширення знань. Доступ тут.
• ПлатонЕСГ. Автомобільні / електромобілі, вуглець, CleanTech, Енергія, Навколишнє середовище, Сонячна, Поводження з відходами. Доступ тут.
• PlatoHealth. Розвідка про біотехнології та клінічні випробування. Доступ тут.
• ChartPrime. Розвивайте свою торгову гру за допомогою ChartPrime. Доступ тут.
• BlockOffsets. Модернізація екологічної компенсаційної власності. Доступ тут.
• джерело: https://physicsworld.com/a/neutrino-fluids-in-supernovae-could-point-to-new-physics/