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幽灵粒子或暗中决定坍缩恒星的命运

2025-08-16 20:51:44 工程科技 阅读

中微子这种几乎不与物质相互作用的幽灵粒子,可能正在悄然重塑大质量恒星的命运。最新研究表明,恒星坍缩时会形成天然的"中微子对撞机",使科学家得以探索地球上永远无法实现的粒子研究方式。若中微子确实通过尚未发现的力相互作用,它们可能导致恒星直接坍缩成黑洞而非中子星,这将彻底改变我们对宇宙演化的认知。

由中微子、核天体物理与对称性研究联盟(N3AS)组成的科研团队,包括来自加州大学圣地亚哥分校的多位学者,通过理论计算揭示了巨大质量恒星坍缩时如何成为"中微子对撞机"。中微子会窃取这些恒星的热能,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,中微子会被捕获并相互碰撞。若仅考虑标准模型相互作用,中微子将主要呈现电子味态,物质处于相对"冷"的状态,坍缩后可能形成中子星残骸。但若存在能彻底改变中微子味态的秘密相互作用,就会产生全味态中微子,形成以中子为主的"热"核,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下中微子实验(DUNE),以及未来对坍缩恒星产生的中微子或引力波的观测,都可能验证这些理论。

这项发表于2025年6月18日《物理评论快报》的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领衔,并与其他机构学者合作完成。研究经费部分来自美国国家科学基金会(PHY-2209578和PHY-2020275)、能源部(DE-AC02-07CHI11359)以及海辛-西蒙斯基金会(2017-228)。

信息来源

Story Source:

Materialsprovided byUniversity of California - San Diego.Note: Content may be edited for style and length.

Journal Reference:

Anna M. Suliga, Patrick Chi-Kit Cheong, Julien Froustey, George M. Fuller, Lukáš Gráf, Kyle Kehrer, Oliver Scholer, Shashank Shalgar.Nonconservation of Lepton Numbers in the Neutrino Sector Could Change the Prospects for Core Collapse Supernova Explosions.Physical Review Letters, 2025; 134 (24) DOI:10.1103/gnp5-4y8k

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