當恒星相撞時：揭開宇宙隱藏粒子的面紗

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)家最近進行的模擬表明，在雙中子星合并中，熱中微子可能會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。這項研究強調(diào)了模擬在研究無法通過實驗復(fù)制的現(xiàn)象中的作用。

當中子星碰撞時會發(fā)生什么?

當恒星坍縮時，它們通常會留下密度極高但體積相對較小、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，剩下的雙中子星會螺旋式靠近并最終發(fā)生碰撞，使碰撞點的溫度達到極高。

對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《物理評論快報》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到來自雙中子星合并的各種信號，包括引力波，”這項研究的負責人、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)了人們對雙中子星天體物理學(xué)的極大興趣。我們無法在實驗室中重現(xiàn)這些事件，無法對其進行實驗研究，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論的數(shù)學(xué)模擬。”

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