Wie Neutrinos helfen, massive Sterne zu töten

Gegen Ende ihres Lebens bilden viele Sterne Supernovae – massive Explosionen, die dazu führen, dass ihre äußeren Schichten in den umgebenden Raum schießen. Der größte Teil der Energie der Supernova wird von Neutrinos weggetragen – kleinen Teilchen ohne Ladung, die schlecht miteinander kommunizieren. Ein Team von IIT Guwahati untersuchte die Mechanismen sogenannter Typ-II-Supernovae und gewann neue Einblicke in die Rolle, die Neutrinos bei diesem dramatischen Tod massereicher Sterne spielen. Die Zusammenarbeit umfasst Astrophysiker des Max-Planck-Instituts, München; Northwestern University, Illinois und University of California, Berkeley, USA

Das Schicksal des Sterns

Alle Sterne verbrennen Kernbrennstoff in ihrem Kern, um Energie zu erzeugen. Die Wärme erzeugt einen Innendruck, der nach außen drückt und verhindert, dass der Stern aufgrund der Schwerkraft auf seine eigene Masse nach innen kollabiert. Aber wenn der Stern altert und der Treibstoff des Treibstoffs, beginnt er sich im Inneren abzukühlen. Dies bewirkt eine Absenkung des Innendrucks und daher gewinnt die Schwerkraft; Der Stern beginnt nach innen zu fallen. Es baut Stoßwellen auf, weil es sehr plötzlich passiert und die Stoßwelle das äußere Material des Sterns fliegen lässt. Dies wird als Supernova angesehen. Es passiert in sehr massiven Sternen.

Bei Sternen, die mehr als achtmal so massereich sind wie die Sonne, geht die Supernova mit einem Zusammenbruch des inneren Materials des sterbenden Sterns einher – dies wird auch als Supernova oder Typ-II-Supernova bezeichnet. Der kollabierende Kern kann je nach Masse ein Schwarzes Loch oder einen Neutronenstern bilden. „Wir arbeiten an diesen Typ-II-Supernova-Kernkollapsereignissen“, sagte Sovan Chakraborty von der Physikabteilung des IIT Guwahati in einer E-Mail an Die Hindus.

Drei Geschmacksrichtungen

Neutrinos kommen in drei „Geschmacksrichtungen“ vor, ein anderer Name für „Arten“, und jede Geschmacksrichtung ist mit einem leichten Elementarteilchen verbunden. Das Elektronenneutrino ist zum Beispiel mit dem Elektron assoziiert; das Myon-Neutrino mit dem Myon und das Tau-Neutrino mit dem Tau-Teilchen.

Während sie aus der wütenden Supernova spucken, können sich die Neutrinos in einem als Neutrinooszillationen bezeichneten Prozess von einem Geschmack zum anderen ändern. Aufgrund der hohen Dichte und Energie der Supernova hat Dr. Chakraborty erklärt, dass einige interessante Merkmale auftauchen, da es sich um ein nichtlineares Phänomen handelt: [phenomenon] kann Neutrinoschwingungen verursachen, die gleichzeitig über verschiedene Energien auftreten (im Gegensatz zu normalen Neutrinoschwingungen), die als kollektive Neutrinoschwingungen bezeichnet werden. Das Oszillationsergebnis kann sich dramatisch ändern, wenn man die Entwicklung mit der Winkelasymmetrie zulässt, und die Oszillationen können auf einer Nanosekunden-Zeitskala stattfinden, die als schnelle Oszillation bezeichnet wird. ‚

Modelle dieses Prozesses, die als effektive Zwei-Geschmacksmodelle bezeichnet werden, berücksichtigten nur die Asymmetrie zwischen Elektronenneutrino und dem entsprechenden Antineutrino. In einem Artikel veröffentlicht in Briefe zur körperlichen Überprüfung, Die Forscher vom IIT Guwahati behaupten, dass ein Drei-Geschmacks-Modell erforderlich ist, um die Dynamik der Supernova gut vorherzusagen.

Schnelle Schwingungen

Die schnellen Schwingungen sind wichtig, da die Forscher feststellen, dass sie die Geschmacksinformationen der Supernova-Neutrinos bestimmen können.

Bisher wurde dies nicht getan, und Modelle enthielten nur Begriffe, die sich auf ein Neutrino und das entsprechende Anti-Neutrino beziehen. „Wir stellen fest, dass schnelle nichtlineare Schwingungen von Neutrinos gegenüber drei Gerüchen empfindlich sind und die Vernachlässigung des dritten Geruchs die falsche Antwort liefern kann“, sagt Dr. Chakraborty. „Das Vorhandensein von …[asymmetry between] Die Myon-Neutrinos und Antineutrinos sind entscheidend für die Neutrino-Oszillationen, die wiederum den Supernova-Mechanismus beeinflussen. ‚

Dies zu verstehen ist wichtig, wenn man den Einfluss von Neutrinos und ihren Schwingungen auf Supernova-Mechanismen und die Synthese schwerer Elemente in Sternumgebungen messen möchte.