物理学家们正运用超新星来研究中微子的一些奇怪性质

发布时间：2023-08-21 12:02:43 所属栏目：外闻来源：网络

导读： 　　新的研究取得了重大进展，我们可以从了解炸裂恒星的内部机制中找到答案，从而接近揭开亚原子使者们的神秘面纱以及它们对自己施展作用的真相了。

　　中微子是人们较少了解的基本

　　新的研究取得了重大进展，我们可以从了解炸裂恒星的内部机制中找到答案，从而接近揭开亚原子使者们的神秘面纱以及它们对自己施展作用的真相了。

　　中微子是人们较少了解的基本粒子之一，它们很少与正常物质相互作用，而是以几乎光速的速度在其中无形地穿行。这些幽灵般的粒子在宇宙中的数量超过了所有的原子，它们总是无害地穿过我们的身体，但由于它们的质量很小且没有电荷，因此它们非常难以寻找和研究。

　　但是在发表在《物理评论快报》杂志上的一项研究中，俄亥俄州立大学的研究人员建立了一个新的框架，详细阐述了超新星——预示着恒星崩溃死亡的大爆炸——如何成为研究中微子质相互作用的强大工具，以及这种作用如何在宇宙中引起巨大的宇宙学变化。

　　该研究的主要作者、俄亥俄州立大学物理学研究生Po-Wen Chang表示：“中微子只与典型物质非常少地相互作用，所以很难探测它们并测试其任何性质。这就是为什么我们必须使用天体物理学和宇宙学来发现有关它们的有趣现象。”

　　中微子被认为对早期宇宙的形成非常重要，尽管我们已经知道它们来自多个来源，如核反应堆或崩溃恒星的内部，但通过计算自相互作用如何影响来自1987A超新星的中微子信号，研究人员发现，当中微子相互作用时，它们形成了一个紧密耦合的流体，在相对论流体动力学下膨胀。相对论流体动力学是处理流体如何影响固体物体的物理学分支之一，有两种不同的方式。

　　在所谓的“喷射流出”情况下，团队理论上认为，就像在真空中弹破一个高压气球会将能量向外推动一样，喷射会产生一个在所有方向上移动的中微子流体。第二种情况被描述为“风流”，它想象了一个具有许多喷嘴的高压气球，在其中，中微子以更恒定的流速逃逸，类似于稳定的风流。

　　尽管风流出理论更有可能在自然界中发生，但如果喷射情况发生，科学家们可能会观察到从超新星发射出的新的可观测中微子信号，从而对中微子自相互作用具有前所未有的敏感性。

　　了解这些机制非常重要的至少一个最初的原因之一是，如果中微子像一个流体一样不断循环行动，那意味着它们作为一个不可分割的整体在一起行动。如果中微子作为一个整体的性质与个体不同，那么超新星物理学也会发生变化。但是，这些变化是仅由喷射情况还是流出情况引起的，还有待进一步观察。

　　Chang表示：“超新星的动力学是复杂的，但这个结果是令人鼓舞的，因为通过相对论流体动力学，我们知道现在对它们的工作方式的理解有了一个分道扬镳。”

　　然而，在科学家们能够排除超新星内发生喷射情况的可能性之前，还需要进行进一步的研究。

　　尽管存在这些不确定性，但该研究对回答几十年来关于中微子从超新星喷射时如何散射的天体物理问题具有重大意义，俄亥俄州立大学物理学和天文学教授John Beacom说道。该研究发现，在喷射情况下，即使只有来自1987A超新星的稀疏中微子数据和保守的分析假设，也可以实现对中微子自相互作用的前所未有的敏感性。

　　Beacom说：“这个问题基本上被忽视了35年。所以尽管我们不能完全解决中微子如何影响超新星的问题，但我们激动的是我们能够迈出重要的一步。”

　　在未来，该团队希望他们的工作能够成为进一步研究中微子自相互作用的垫脚石。然而，由于在银河系中每个世纪只发生大约两到三次超新星爆发，研究人员可能还需要等待几十年才能收集到足够的新中微子数据来证明他们的理论。然而，这项研究表明，如果我们能够获得足够的数据，我们就可以开发出一种方法来测量中微子的速度，从而确定它们是否在宇宙中存在。

（编辑：烟台站长网）

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