Hành trình Khoa học, Không gian và Thời gian!
Nghiên cứu mới đã phát hiện ra rằng bằng cách nghiên cứu cả ba ‘hương vị’ liên quan đến một siêu tân tinh, họ đã mở ra nhiều manh mối hơn về cách thức và lý do các ngôi sao chết.
Bất kỳ người yêu kem Neapolitan nào cũng biết ba hương vị ngon hơn một. Nghiên cứu mới từ Đại học Northwestern đã phát hiện ra rằng bằng cách nghiên cứu cả ba “hương vị” liên quan đến một siêu tân tinh, họ đã mở ra nhiều manh mối hơn về cách thức và lý do các ngôi sao chết.
Các nhà khoa học xem xét các hạt neutrino (hạt hạ nguyên tử) để biết thông tin quan trọng về các vụ nổ siêu tân tinh. Trong khi nghiên cứu trước đó xác định ba “hương vị” của neutrino, nhiều nhà nghiên cứu tiếp tục đơn giản hóa các nghiên cứu về chủ đề này bằng cách nghiên cứu “vani” trong khi bỏ qua “sô cô la” và “dâu tây”.
Bằng cách bao gồm cả ba hương vị trong nghiên cứu, các nhà nghiên cứu Tây Bắc đã phát triển kiến thức sâu hơn về các ngôi sao sắp chết và bắt đầu làm sáng tỏ các giả thuyết hiện có.
Nghiên cứu được công bố hôm 16/12 trên tạp chí Physical Review Letters .
Trong một vụ nổ siêu tân tinh, 99% năng lượng của ngôi sao chết được phát ra thông qua các hạt neutrino. Di chuyển gần như bằng tốc độ ánh sáng và tương tác cực kỳ yếu với vật chất, neutrino là sứ giả đầu tiên đến trái đất và cho biết một ngôi sao đã chết.
Kể từ khi được phát hiện ban đầu vào những năm 1950, các nhà vật lý hạt và vật lý thiên văn đã đạt được những bước tiến quan trọng trong việc hiểu, phát hiện và tạo ra hạt neutrino. Nhưng để hạn chế sự phức tạp của các mô hình, nhiều người nghiên cứu các hạt hạ nguyên tử đưa ra các giả thiết để đơn giản hóa nghiên cứu – ví dụ: các hạt neutrino phi electron hoạt động giống hệt nhau khi chúng được đẩy từ một siêu tân tinh.
Tác giả cao cấp Manibrata Sen, một nhà nghiên cứu sau tiến sĩ hiện đang làm việc tại Northwestern thuộc Mạng lưới Neutrino, Vật lý Thiên văn Hạt nhân và Chương trình đối xứng tại Đại học California – Berkeley. Điều đó có nghĩa là khi một hương vị bị tác động, giống như một loại kem Neapolitan đang tan chảy, sự phát triển của nó bị ảnh hưởng bởi tất cả các hương vị khác trong hệ thống.
Sen nói: “Bạn không thể tạo điều kiện để các hạt neutrino tương tác với nhau trên Trái đất. “Nhưng trong các vật thể nhỏ gọn, bạn có mật độ neutrino rất cao. Vì vậy, bây giờ mỗi neutrino đang tương tác với nhau vì có rất nhiều xung quanh.”
Kết quả là, khi một số lượng lớn các neutrino được gửi đi sàng lọc trong vụ nổ lớn của một siêu tân tinh sụp đổ lõi, chúng bắt đầu dao động. Tương tác giữa các neutrino thay đổi các đặc tính và hành vi của toàn bộ hệ thống, tạo ra một mối quan hệ liên kết.
Do đó, khi mật độ neutrino cao, một phần nhỏ neutrino sẽ trao đổi mùi vị. Khi các hương vị khác nhau được phát ra theo các hướng khác nhau sâu bên trong một ngôi sao, chuyển đổi diễn ra nhanh chóng và được gọi là “chuyển đổi nhanh”. Điều thú vị là nghiên cứu phát hiện ra rằng khi số lượng neutrino tăng lên, tỷ lệ chuyển đổi của chúng cũng tăng theo, bất kể khối lượng.
Trong nghiên cứu, nhà khoa học đã tạo ra một mô phỏng phi tuyến tính của một “chuyển đổi nhanh” khi có ba hương vị neutrino, trong đó sự chuyển đổi nhanh được đánh dấu bởi các neutrino tương tác và thay đổi hương vị. Các nhà nghiên cứu đã loại bỏ giả thiết rằng ba hương vị của neutrino – muon, electron và tau neutrino – có cùng phân bố góc, khiến chúng có phân bố khác nhau.
Một thiết lập hai hương của cùng một khái niệm xem xét các neutrino điện tử và neutrino “x”, trong đó x có thể là neutrino muon hoặc tau và trong đó sự khác biệt giữa hai là không đáng kể.
Sen nói: “Chúng tôi đã chứng minh rằng chúng thực sự đều có liên quan và việc bỏ qua sự hiện diện của muon không phải là một chiến lược tốt. “Bằng cách bao gồm chúng, chúng tôi cho thấy kết quả trong quá khứ không đầy đủ và kết quả thay đổi đáng kể khi bạn thực hiện nghiên cứu ba hương vị.”
Mặc dù nghiên cứu có thể có ý nghĩa lớn trong cả vật lý thiên văn và hạt, ngay cả các mô hình được sử dụng trong nghiên cứu này cũng bao gồm các đơn giản hóa. Nhóm nghiên cứu hy vọng sẽ làm cho kết quả của họ chung chung hơn bằng cách bao gồm các kích thước không gian bên cạnh các thành phần của động lượng và thời gian.
Trong khi chờ đợi, Sen cho biết anh hy vọng nghiên cứu của nhóm mình sẽ giúp cộng đồng nắm bắt được sự phức tạp hơn trong nghiên cứu của họ.
“Chúng tôi đang cố gắng thuyết phục cộng đồng rằng khi bạn tính đến những chuyển đổi nhanh chóng này, bạn phải sử dụng cả ba yếu tố để hiểu được nó”, ông nói. “Sự hiểu biết đúng đắn về dao động nhanh thực sự có thể nắm giữ chìa khóa giải thích tại sao một số ngôi sao lại phát nổ từ siêu tân tinh.”
Nguồn truyện:
Tài liệu do Đại học Northwestern cung cấp . Lưu ý: Nội dung có thể được chỉnh sửa về kiểu dáng và độ dài.
Tham khảo Tạp chí :