Нейтрино в сверхновых могут стать свидетельством новой физики
Созданные в процессе взрыва звезд нейтрино могут указать ученым выход за пределы Стандартной модели. К такому выводу пришли физики из Университета штата Огайо (США). Их исследование объясняет, как это гипотетическое взаимодействие влияет на импульс нейтрино, возникающий в центре сверхновой звезды. Если их расчеты будут подтверждены, это станет крупнейшим прорывом в современной физике.
Нейтрино – это маломассивные и электрически нейтральные субатомные частицы, которые рождаются в недрах взрывающихся звёзд. Из-за своей довольно экзотической природы они давно являются предметом жгучего любопытства для физиков, охотящихся на них с помощью огромных детекторов. Что, разумеется, приводит к регулярному появлению новых физических гипотез.
Не так давно при помощи нейтрино физики предложили найти тёмную материю, а теперь команда учёных во главе с По-Вен Чанг из Университета штата Огайо предполагает использовать эти частицы для открытия нового, экзотического взаимодействия – «усиленного самовзаимодействия» нейтрино, что потенциально может открыть путь за пределы Стандартной физической модели.
Дело в том, что иногда поведение нейтрино невозможно объяснить стандартной моделью физики элементарных частиц, которая гласит, что нейтрино взаимодействуют друг с другом исключительно гравитационно. Но во время коллапса ядра сверхновых частицы «сбиваются» настолько плотно, что отталкиваются в результате друг от друга гораздо чаще, чем обычно. Для объяснения этого феномена физиками предложено гипотетическое «усиленное самовзаимодействие» – оно на порядки сильнее, чем давно и хорошо известное «слабое».
Впервые возможность наблюдать этот эффект представилась астрономам в 1987 году, когда тремя детекторами нейтрино было зарегистрировано 25 частиц от сверхновой SN 1987A. Однако за все последовавшие десятилетия ученым так и не удалось создать моделей, способных подтвердить существование нового экзотического взаимодействия.
Команда Чанга вновь обратилась к проблеме, рассмотрев нейтрино, убегающие наружу из новорожденной нейтронной звезды в центре сверхновой с коллапсирующим ядром. И в рамках ограничений релятивистской гидродинамики их расчёты впервые показали, что усиленное самовзаимодействие могло бы объяснить плотную, тесно связанную и расширяющуюся нейтринную «жидкость».
В дальнейшем развитии событий возможны два сценария. Или нейтрино вырвутся из ядра одной внезапной вспышкой – тогда получится большой нейтринный выброс, длящийся дольше рассчитанного времени – или же нейтрино потекут постоянным потоком, но с меньшей плотностью. Тогда усиленное самовзаимодействие исчезло бы ближе к нейтронной звезде, что привело бы к более короткому импульсу.
Исследователи считают, что сценарий устойчивого потока более вероятен, чем сценарий выброса. При этом потребуется дополнительная работа, чтобы определить, могут ли оба эти явления произойти в условиях одного и того же взрыва.
Так или иначе, теория о существовании нового взаимодействия скоро должна получить первое осязаемое подтверждение, или будет опровергнута.
