ФОТО: kjpargeter/FreepikТайная «жизнь» нейтрино, самых загадочных частиц Вселенной
Нейтрино — одни из наиболее удивительных и таинственных частиц, известных современной физике. Они почти не взаимодействуют с веществом, что делает их крайне сложными для обнаружения. Каждую секунду триллионы нейтрино проходят сквозь наши тела, Землю и даже более плотные объекты Вселенной (например, звезды), не оставляя следов. Тем не менее, последнее все чаще вызывает вопросы у ученых — действительно ли взаимодействие обычной материи с нейтрино проходит незаметно?
«Скрытые взаимодействия»
Исследователи из США проанализировали, как нейтрино могут вести себя в условиях экстремального коллапса звезды — ситуации, когда звезда внезапно «сжимаются», превращаясь в черную дыру или нейтронную звезду. Ученые выдвинули гипотезу, что в момент гибели массивной звезды нейтрино могут сталкиваться друг с другом, подобно частицам в гигантском космическом ускорителе. Возможно, это и объясняет наличие неких «скрытых» (необъяснимых современной наукой) взаимодействий, которые выходят за рамки Стандартной модели физики.
Значение нейтрино
Когда массивная звезда, масса которой значительно превышает массу Солнца, исчерпывает свои запасы термоядерного топлива, она сбрасывает внешнюю газовую оболочку и ее ядро начинает быстро сжиматься. Этот процесс сопровождается выделением огромного количества нейтрино, которые уносят из ядра тепло. По мере сжатия плотность ядра увеличивается до колоссальных значений, а электроны разгоняются до скоростей, близких к световым.
На этом этапе нейтрино начинают играть критически важную роль. Обычно эти частицы свободно проходят сквозь вещество, но в условиях коллапса звезды, когда плотность становится чрезвычайно высокой, даже нейтрино начинают сталкиваться друг с другом. При этом мы до сих пор не знаем точно, как происходят эти столкновения.
Новые характеристики нейтрино
Согласно Стандартной модели физики, нейтрино взаимодействуют с другими частицами исключительно слабо, через так называемые слабые взаимодействия. Однако если нейтрино имеют дополнительные, еще не выявленные свойства, это может кардинально изменить наше понимание физики. Например, существует предположение, что нейтрино могут менять свой «вкус» (особые фундаментальные свойства частицы) в результате «скрытых» взаимодействий. В таком случае их поведение в ядре коллапсирующей звезды будет совершенно отличаться от известного нам.
В стандартном сценарии звезда после коллапса становится нейтронной звездой — очень плотным объектом, состоящим почти полностью из нейтронов. Однако если между нейтрино существуют дополнительные взаимодействия, то ядро звезды нагревается, а распределение типов нейтрино становится более однородным. В этом случае звезда может закончить свою жизнь не как нейтронная звезда, а как черная дыра. И такие случаи известны, хотя наука пока не смогла их однозначно объяснить.
Проверка гипотезы
На данный момент все вышесказанное — лишь теоретическое предположение, которое, хоть и хорошо согласуется с расчетами и наблюдениями, не является доказательством. Для проверки гипотезы о «скрытых» взаимодействиях нейтрино необходимы новые эксперименты и наблюдения. Одним из наиболее многообещающих проектов в этой области является Deep Underground Neutrino Experiment (DUNE), который строится в США. Этот новый детектор позволит ученым исследовать поведение нейтрино с беспрецедентной точностью.
Кроме того, важную роль сыграют и наблюдения за гравитационными волнами и нейтрино, исходящими от коллапсирующих звезд. Гравитационные волны, впервые обнаруженные в 2015 году, являются прямым следствием катастрофических космических событий, таких как слияние черных дыр или нейтронных звезд. Если удастся одновременно зарегистрировать нейтрино и гравитационные волны от одной и той же звезды, это станет первым подтверждением теории о «скрытых» взаимодействиях.
Источник: russian7.ru
