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品各“味”中微子:爆炸恒星中,中微子“味” 

来源:爆炸与冲击 【在线投稿】 栏目:综合新闻 时间:2021-07-25

简介:中微子不仅在超新星爆炸中扮演着重要的角色,我们还需要考虑它们的所有特性,才能真正了解恒星爆炸的原因。超新星爆炸会产生数量惊人的中微子,它们不会与普通物质相互作用,对它们来说,地球本身是完全透明的。在简单的物理模型中,恒星不会经历超新星爆炸。引入中微子后,科学家们建立了一个非常复杂的恒星爆炸核心计算机模型,可以解释超新星爆炸。

我一直想知道宇宙是否也有黑色幽默,否则,我怎么会想到“轻飘飘”的宇宙尘埃会引发巨大的爆炸?

最新研究表明:中微子不仅在超新星爆炸中发挥着重要作用,我们还需要综合考虑它们的所有特性,才能真正了解恒星爆炸的成因。

恒星在其核心利用核聚变将轻元素转化为重元素并产生能量。这就是恒星抵抗引力以避免自身坍缩的原因:恒星本身产生的热量使其膨胀并抵消其引力。

同时,大质量恒星可以将这种能量产生过程推向极致:大多数像太阳这样的低质量恒星在氦融合成碳和氧后将停止产生,大质量恒星将继续合并. , 直至元素完全转化为铁。

但是,当一颗大质量恒星的核心变成铁之后,一系列的问题就会随之而来——一旦恒星的中心不再产生热量,引力就不可避免地占据主导地位!结果,核心坍塌,发生了巨大的能量爆炸。这次爆炸的能量非常强大,可以“吹走”恒星的外部结构,进而产生超级爆炸,这种天体,我们称之为超新星。

爆炸最重要的部分是游荡的中微子。令人不解的是,当你单独观察这些亚原子粒子时,你会感觉它们像宇宙诞生时的鬼魂一样四处游荡。

中微子的结构注定不会与大多数物质发生反应,因此它们可以随意穿过物质。对于中微子,地球是完全透明的。它们可以轻松地穿过地球,就好像地球根本不存在一样。

但是当大质量恒星的铁芯爆炸时,大部分中微子及其释放的能量都会被恒星核心外的物质吸收。同时,当下落的物质非常致密时,它们也会捕获许多中微子。

中微子的灵魂蒸发波赋予物质能量,不仅可以阻止恒星爆炸,还可以逆转爆炸,同时以接近光速的速度向外爆炸。恒星物质!

超新星爆发时,仅可见光的能量就相当于整个太阳系的输出能量。然而,可见光的能量只占这次爆炸总能量的1%,而爆炸的大部分能量将以高能中微子的形式释放到周围。

在理解这一点之前,理论天文学家很难想象为什么恒星核心的坍塌会导致爆炸。当时一些简单的物理模型表明,恒星的爆炸会停止,而超新星则不会。随着时间的推移,我们的计算机变得越来越复杂,输入的模型方程也越来越复杂,这可能更有利于现实的建立!当添加中微子时,我们发现它实际上是这个模型中的关键因素!

这些模型现在已经相当准确,但仍有改进的空间。我们知道中微子以三种形式存在,称为“味”。有电子型中微子、τ型中微子和mu型中微子。我们也知道中微子在某些情况下会改变它们的“味道”,这意味着它们在振荡过程中可能会变成其他不同类型的中微子。这对超新星有什么影响?

一个致力于这项研究的科学家团队使用计算机构建了一个非常复杂的恒星核心爆炸模型。模型中加入了中微子,允许中微子在不同的“味道”之间来回切换,也允许它们相互影响。当恒星核心爆炸时,中微子的类型转换速度也会增加。这种现象称为中微子振荡。

他们发现,当中微子的三种“味道”被允许存在时,当它们被允许相互转换和影响时,它们确实或多或少地影响了坍缩的恒星核心的状态。例如,中微子可能不是各向同性地发射(向各个方向发射),而是有一定的散射角,即它们可以“选择”角度来发散!

然而,他们的研究可能与最初的理论和假设有很大不同。我们了解到,一些超新星爆炸不是对称的,而是发生在核心中心之外,或者在多个地方爆炸。当中微子所含的能量爆发时,其程度是难以想象的,以至于即使是轻微的不对称也会对爆炸天体的核心带来巨大的冲击,使坍缩的核心(会变成中子星或黑洞)就像火箭一样“被发射”。

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