可能暗中决定塌缩恒星的命运

幽灵般的中微子几乎不与物质相互作用,却可能正悄然改变大质量恒星的命运。最新研究表明,恒星坍缩时会形成天然的"中微子对撞机",使科学家得以在地球上无法实现的方式探测这些神秘粒子。倘若中微子通过尚未发现的相互作用力产生影响,便可能促使恒星直接坍缩成黑洞而非中子星,从而重塑人类对宇宙演化的认知。

目前,由中微子、核天体物理与对称性研究网络(N3AS)的科研团队(包括数名来自加州大学圣地亚哥分校的成员)通过理论计算证实:大质量恒星坍缩时可充当"中微子对撞机"。中微子从这些恒星窃取热能,迫使恒星收缩并导致其电子以近光速运动,最终引发恒星失稳坍缩。

当坍缩恒星的密度达到极高值时,中微子会被困住并相互碰撞。若仅存在标准模型相互作用,中微子将主要呈现电子味,物质处于相对"冷"态,坍缩后可能遗留中子星残骸。但改变中微子味的秘密相互作用会彻底改变这一过程——产生所有味型的中微子,形成以中子为主的"热"核心,最终可能导致黑洞残骸的形成。

费米国家加速器实验室即将开展的深地中微子实验(DUNE),以及未来对坍缩恒星产生的中微子或引力波的观测,或将验证这些理论。

该研究由加州大学圣地亚哥分校的Anna M. Suliga、Julien Froustey、Lukáš Gráf、Kyle Kehrer和George Fuller主导,并联合其他机构合作者共同完成,成果于2025年6月18日发表于《物理评论快报》。研究部分经费由美国国家科学基金会(PHY-2209578与PHY-2020275)、能源部(DE-AC02-07CHI11359)及西蒙斯基金会(2017-228)提供。