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當(dāng)恒星相撞時(shí):揭開宇宙隱藏粒子的面紗

導(dǎo)讀 新的模擬表明,在這些災(zāi)難性的中子星碰撞期間產(chǎn)生的中微子與合并恒星的冷核短暫地失去了熱力學(xué)平衡。賓夕法尼亞州立大學(xué)物理學(xué)家最近進(jìn)行的...

新的模擬表明,在這些災(zāi)難性的中子星碰撞期間產(chǎn)生的中微子與合并恒星的冷核短暫地失去了熱力學(xué)平衡。

賓夕法尼亞州立大學(xué)物理學(xué)家最近進(jìn)行的模擬表明,在雙中子星合并中,熱中微子可能會(huì)被短暫捕獲并保持不平衡狀態(tài),這為這些宇宙事件提供了新的理解。這項(xiàng)研究強(qiáng)調(diào)了模擬在研究無法通過實(shí)驗(yàn)復(fù)制的現(xiàn)象中的作用。

當(dāng)中子星碰撞時(shí)會(huì)發(fā)生什么?

當(dāng)恒星坍縮時(shí),它們通常會(huì)留下密度極高但體積相對(duì)較小、溫度較低的殘余物,即中子星。如果兩顆恒星在近距離內(nèi)坍縮,剩下的雙中子星會(huì)螺旋式靠近并最終發(fā)生碰撞,使碰撞點(diǎn)的溫度達(dá)到極高。

對(duì)這些事件的新模擬表明,碰撞過程中產(chǎn)生的熱中微子(微小、本質(zhì)上無質(zhì)量、很少與其他物質(zhì)相互作用的粒子)可以短暫地被捕獲在這些界面上,并在 2 到 3 毫秒內(nèi)與合并恒星的冷核保持不平衡狀態(tài)。模擬顯示,在此期間,中微子可以與恒星物質(zhì)發(fā)生微弱的相互作用,有助于將粒子推回到平衡狀態(tài)——并為這些強(qiáng)大事件的物理學(xué)提供了新的見解。

中子星合并的突破性模擬

由賓夕法尼亞州立大學(xué)物理學(xué)家領(lǐng)導(dǎo)的研究小組最近在《物理評(píng)論快報(bào)》雜志上發(fā)表了一篇描述模擬的論文。

“2017 年,我們首次在地球上觀測(cè)到來自雙中子星合并的各種信號(hào),包括引力波,”這項(xiàng)研究的負(fù)責(zé)人、賓夕法尼亞州立大學(xué)和加州大學(xué)伯克利分校的博士后研究員佩德羅·路易斯·埃斯皮諾 (Pedro Luis Espino ) 說。“這引發(fā)了人們對(duì)雙中子星天體物理學(xué)的極大興趣。我們無法在實(shí)驗(yàn)室中重現(xiàn)這些事件,無法對(duì)其進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究,因此,我們了解雙中子星合并過程中發(fā)生的情況的最佳窗口是通過基于愛因斯坦廣義相對(duì)論的數(shù)學(xué)模擬。”

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