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研究:从中微子三味态互动探察超新星爆炸

美国西北大学(Northwestern University)团队的一份研究发现,应该把中微子三个味态电子、渺子(muon)、τ子(tau)全部考虑在内,才能更全面地探察超新星爆发的过程。

研究:从中微子三味态互动探察超新星爆炸1987年2月24日在大麦哲伦星云内发现的一次超新星爆发(SN 1987A),图为环绕SN 1987A的环圈和在其中心来自超新星爆炸的环圈。以往很多研究倾向于把中微子简化分作电子中微子和非电子中微子两类(即包括渺子中微子和τ子中微子)进行研究,这份研究发现这不是个好方法。“我们的研究显示,它们(三种味态)都很重要,忽略渺子不是一个好的策略。”这份研究的主要作者马尼布拉塔・森(Manibrata Sen)说,“以往的研究是不全面的,而我们把三种味态全部包括考虑,看到的结果有着显着的不同。”超新星是恒星以爆炸结束生命的一种形式。其中99%的能量包含在中微子内。这些中微子从恒星内核深处,以近乎光速向外发射,而且基本不与其它任何物质发生互动,一旦发生超新星爆发,中微子是抵达地球的第一批信使。所以,现在科学家专注于从中微子探察超新星爆炸的过程。研究:从中微子三味态互动探察超新星爆炸从上世纪50年代开始,粒子物理学家和天文物理学家在这方面获得了重要的进展。但是,为了简化研究模型,大部分模型只把中微子分成电子中微子和非电子中微子两大类考虑,也就是说,认为不同类型的非电子中微子在超新星爆发过程中的行为是一样的。马尼布拉塔・森说,中微子研究的复杂之处在于,它们在恒星内部那样高度紧密的条件下,互相之间存在味态转换的互动,这导致只要其中一种味态受到影响,整体中微子的特性也将起很大的变化。“在高度紧密的环境下,中微子密度很高,于是它们互相之间发生互动。你无法在地球的环境下模拟不同味态中微子的互动。”在大量中微子离开恒星的过程中,出现中微子振荡,而味态的转换将影响振荡的各项特征。这份研究中,研究人员建立了一个非线性模拟系统,模拟中微子离开超新星过程中味态的快速转换互动,将三种味态包括在内。结果发现,这个互动过程对中微子振荡的各项特性产生了显着的影响。研究:从中微子三味态互动探察超新星爆炸研究者表示,即使包括了三种味态,他们的模型仍然存在一定程度的简化,比如,研究团队希望下一步能够在角动量、时间模块的基础上拓展对空间维度的考虑。这份研究12月16日发表在《物理评论快报》(Physical Review Letters)上。

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