Sebuah metode baru menyederhanakan cara ilmuwan menghitung perilaku neutrino dalam supernova dan penggabungan bintang neutron dengan memasukkan perubahan rasa kuantum, sehingga menawarkan alat yang menjanjikan untuk memprediksi hasil unsur dari peristiwa kosmik ini. Kredit: SciTechDaily.com
Para peneliti tengah mengembangkan metode untuk menyederhanakan perhitungan perubahan rasa kuantum neutrino dalam kondisi astrofisika padat seperti supernova. Dengan mengintegrasikan mekanika kuantum ke dalam model transportasi tradisional, pendekatan ini membantu memprediksi perilaku neutrino dan produksi unsur dalam bintang yang meledak, yang menunjukkan hasil yang menjanjikan dalam pengujian awal.
Neutrino memiliki sifat mekanika kuantum yang disebut “rasa”. Rasa ini dapat berubah saat bergerak melalui ruang angkasa. Tantangan utamanya adalah melacak pergerakan fisik neutrino dan perubahan rasanya dalam sistem astrofisika seperti supernova keruntuhan inti dan penggabungan bintang neutron. Susunan yang kompleks dan sejumlah besar neutrino dalam sistem ini membuat pelacakan semua atau bahkan beberapa neutrino menjadi hampir mustahil.
Dalam studi ini, fisikawan mengeksplorasi cara potensial untuk memecahkan tantangan ini. Pendekatan ini melibatkan perluasan metode tradisional penghitungan gerak neutrino untuk mencakup perubahan dalam bentuk mekanika kuantum. Pendekatan ini mengurangi kompleksitas penghitungan perilaku neutrino dalam sistem yang kompleks.
Kontur tiga dimensi koherensi kuantum dalam simulasi momen neutrino. Simulasi dimulai dengan kondisi awal acak dan mengembangkan struktur dalam waktu kurang dari satu nanodetik. Kredit: E. Grohs
Memperluas Metode Perhitungan untuk Gerakan Neutrino
Sebuah supernova atau bintang neutron penggabungan mengirimkan banyak jenis pembawa pesan, dari foton hingga gelombang gravitasidari neutrino hingga unsur-unsur berat. Pembawa pesan ini memberi para ilmuwan wawasan baru tentang fisika objek-objek bintang ini. Akan tetapi, para ilmuwan perlu memahami fisika neutrino untuk menggunakan pembawa pesan ini. Neutrino membawa sebagian besar energi dari sistem ini.
Selain itu, para ilmuwan perlu memahami interaksi yang melibatkan neutrino untuk memprediksi unsur-unsur berat yang dihasilkan oleh ledakan dan penggabungan bintang. Momentum sudut meringkas jumlah total dan fluks neutrino menjadi serangkaian kecil persamaan gerak. Para ilmuwan kemudian dapat menggunakan persamaan ini untuk menghitung perubahan rasa neutrino.
Jumlah persamaan yang berkurang dalam metode momentum sudut menawarkan cara ke depan untuk memecahkan masalah transformasi rasa neutrino dalam objek astrofisika kompak, seperti penggabungan bintang neutron.
Menguji Pendekatan Berbasis Momen Sudut
Studi ini menyelidiki prospek penggunaan pendekatan berbasis momentum sudut semi-klasik untuk menggabungkan efek flavor mekanika kuantum dalam transpor neutrino pada sisa-sisa penggabungan bintang neutron. Para peneliti menguji metode tersebut pada jenis transformasi flavor neutrino yang disebut “fast-flavor”, yang mana informasi sudut tentang neutrino merupakan persyaratan yang diketahui untuk transformasi tersebut. Hasilnya menunjukkan bahwa metode tersebut menangkap pertumbuhan transformasi dengan baik dan layak untuk dieksplorasi lebih lanjut.
Pekerjaan ini menggunakan sumber daya komputasi dari Pusat Komputasi Ilmiah Riset Energi Nasional, fasilitas pengguna Departemen Energi. Pekerjaan ini juga menggunakan Pembayaran mesin di Universitas Negeri Carolina Utarayang didukung sebagian oleh Research Corporation for Science Advancement.
Referensi:
“Ketidakstabilan rasa neutrino awal dalam tiga dimensi untuk penggabungan bintang neutron” oleh Evan Grohs, Sherwood Richers, Sean M. Couch, Francois Foucart, James P. Kneller dan GC McLaughlin, 29 September 2023, Fisika Huruf B.
DOI: 10.1016/j.physletb.2023.138210
“Transformasi Rasa Neutrino Dua Momen dengan Aplikasi pada Ketidakstabilan Rasa Cepat dalam Penggabungan Bintang Neutron” oleh Evan Grohs, Sherwood Richers, Sean M. Couch, Francois Foucart, Julien Froustey, James P. Kneller dan Gail C. McLaughlin, 21 Februari 2024, Itu Jurnal Astrofisika.
Nomor Induk Kependudukan: 10.3847/1538-4357/ad13f2
Penelitian ini terutama didanai oleh Kantor Sains Departemen Energi (DOE), program Fisika Nuklir. Pendanaan tambahan disediakan oleh Kantor Sains DOE, Kantor Riset Komputasi Ilmiah Lanjutan; Yayasan Sains Nasional; Yayasan Heising-Simons; dan Badan Penerbangan dan Antariksa Nasional.
NewsRoom.id
