Simulasi baru menunjukkan bahwa transformasi rasa neutrino mengubah komposisi dan sinyal yang tersisa setelahnya Bintang neutron tabrakan.
Ketika dua bintang neutron bertabrakan dan bergabung, hasilnya adalah salah satu peristiwa paling energik di alam semesta. Cathaclysms menghasilkan beberapa jenis sinyal yang dapat dideteksi dari bumi.
Simulasi baru para peneliti di Penn State dan University of Tennessee Knoxville menunjukkan bahwa cara partikel kecil disebut campuran dan perubahan neutrino mempengaruhi bagaimana merger berkembang dan apa yang dipancarkan. Neutrino dapat melakukan perjalanan melintasi jarak kosmik yang luas tanpa gangguan, dan perilaku mereka membentuk hasil tabrakan.
Menurut tim, hasilnya berbicara dengan pertanyaan lama tentang di mana logam dan elemen tanah jarang berasal, dan mereka juga membantu para ilmuwan menyelidiki fisika di lingkungan yang ekstrem.
Studi yang diterbitkan di Surat Ulasan FisikItu adalah yang pertama memodelkan “rasa” neutrino selama merger bintang neutron. Neutrino adalah partikel mendasar yang berinteraksi hanya lemah dengan material dan muncul dalam tiga rasa yang disebut partikel yang bersamanya: elektron, muon dan tahu. Dalam kondisi tertentu, termasuk yang ada di bintang neutron, neutrino dapat secara teoritis beralih ke rasa, yang pada gilirannya mengubah jenis partikel yang berinteraksi dengannya.
“Simulasi sebelumnya dari merger bintang neutron binar tidak memasukkan transformasi rasa neutrino,” kata Yi Qiu, seorang mahasiswa pascasarjana dalam fisika di State Eberly College of Science dan penulis pertama makalah ini. Ini sebagian karena proses ini terjadi pada skala waktu nanodetik dan sangat sulit untuk ditangkap dan sebagian karena, sampai sekarang, kita tidak cukup tahu tentang fisika teoretis yang mendasari transformasi ini, yang berada di luar model fisika dan transformasi yang dihilangkan, kami menemukan bahwa sejauh mana hal -hal yang memakan dan mengubah hal -hal yang memakannya, yang mengambil banyak hal. Sisa – serta materi di sekitarnya. ”
Bangun simulasi lebih lanjut
Para peneliti membangun simulasi komputer dari kombinasi bintang neutron dari bawah ke atas, menggabungkan berbagai proses fisik, termasuk gravitasi, relativitas umum, hidrodinamika dan pencampuran neutrino. Mereka juga memperhitungkan transformasi rasa elektron neutrino menjadi rasa muon, yang menurut para peneliti adalah transformasi neutrino yang paling relevan di lingkungan ini. Mereka memodelkan beberapa skenario, memvariasikan waktu dan lokasi pencampuran dan kepadatan bahan di sekitarnya.
Para peneliti menemukan bahwa semua faktor ini mempengaruhi komposisi dan struktur merger yang tersisa, termasuk jenis dan jumlah elemen yang dibuat selama merger. Selama tabrakan, neutron dalam bintang neutron dapat diluncurkan pada atom -atom lain di puing -puing, yang dapat menangkap neutron dan akhirnya membusuk ke elemen yang lebih berat, seperti logam berat seperti emas dan platinum dan elemen tanah langka yang digunakan di bumi pada ponsel pintar, baterai kendaraan listrik dan perangkat lainnya.
“Rasa neutrino mengubah cara untuk berinteraksi dengan bahan -bahan lain,” kata David Radice, Knerr, profesor fisika dan associate karir profesor astronomi dan astrofisika di State Eberly College of Science dan penulis makalah ini. “Jenis elektron neutrino dapat mengambil neutron, salah satu dari tiga bagian dasar dari atomDan ubah menjadi dua lainnya, proton dan elektron. Tapi tipe Neutrino Muon tidak bisa melakukan ini. Jadi, konversi rasa neutrino dapat mengubah seberapa banyak neutron yang tersedia dalam sistem, yang secara langsung mempengaruhi penciptaan logam berat dan elemen tanah yang langka. Masih ada banyak pertanyaan yang tersisa tentang asal usul elemen -elemen penting ini, dan kami menemukan bahwa akuntansi untuk mencampur neutrino dapat meningkatkan produksi elemen sebanyak faktor 10. ”
Emisi yang dapat dideteksi dari bumi
Mencampur neutrino selama merger juga mempengaruhi jumlah dan komposisi materi yang dilepaskan dari merger, yang menurut para peneliti dapat mengubah emisi yang terdeteksi dari Bumi. Emisi ini biasanya disertakan Gelombang gravitasi -Riak dalam ruang dan radiasi elektromagnetik seperti sinar-X atau sinar gamma.
“Dalam simulasi kami, pencampuran neutrino mempengaruhi emisi elektromagnetik bintang neutron dan mungkin gelombang gravitasi juga,” kata Radice. “Dengan detektor terbaru seperti LigoVirgo dan Kagra dan generasi rekan berikutnya, seperti yang diusulkan oleh Cosmic Explorer Observatory yang dapat memulai operasi pada tahun 2030 -an, para astronom siap untuk mendeteksi gelombang gravitasi lebih sering daripada yang kita miliki sebelumnya. Memahami lebih baik bagaimana emisi ini dibuat dari merger bintang neutron akan membantu kita menafsirkan pengamatan di masa depan. ”
Para peneliti mengatakan pemodelan proses pencampuran mirip dengan pendulum terbalik. Awalnya, banyak perubahan terjadi pada skala waktu yang sangat cepat, tetapi pada akhirnya pendulum memilih keseimbangan yang stabil. Tetapi banyak dari ini, kata mereka, adalah asumsi.
“Masih banyak yang tidak kita ketahui tentang fisika teoretis transformasi neutrino ini,” kata Qiu. “Ketika fisika partikel teoritis terus maju, kita dapat sangat meningkatkan simulasi kita. Yang tetap tidak pasti adalah di mana dan bagaimana transformasi ini terjadi dalam penggabungan bintang neutron. Pemahaman kita sekarang menunjukkan bahwa mereka sangat mungkin, dan simulasi kita menunjukkan bahwa, jika mereka terjadi, mereka dapat memiliki efek utama, jadi penting untuk memasuki mereka dalam model dan analisis di masa depan.
Sekarang infrastruktur untuk simulasi kompleks ini telah dibuat, para peneliti mengatakan mereka mengharapkan kelompok lain menggunakan teknologi untuk terus mengeksplorasi efek pencampuran neutrino.
“Penggabungan bintang neutron berfungsi seperti laboratorium kosmik, memberikan wawasan penting tentang fisika ekstrem yang tidak dapat kita salin dengan aman di Bumi,” kata Radice.
Referensi: “Transformasi rasa neutrino dalam merger bintang neutron” oleh Yi Qiu, David Radice, Sherwood Richers dan Maitraya Bhattacharyya, 26 Agustus 2025, Surat Ulasan Fisik.
Doi: 10.1103/h2q7-kn3v
Selain Qiu dan Radice, tim peneliti termasuk Maitraya Bhattacharyya, Sarjana Postdoctoral di Penn State dan Cosmos Gravitational Institute, dan Sherwood Richers di University of Tennessee, Knoxville. Pendanaan dari Departemen Energi AS, Sloan Foundation dan AS National Science Foundation mendukung pekerjaan ini.
Jangan pernah melewatkan terobosan: Bergabunglah dengan Buletin ScitechDaily.
NewsRoom.id
