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幽灵粒子可能在暗中决定坍缩恒星的命运

2025-08-22 00:11:22 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,可能正悄然改变着大质量恒星的最终结局。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。若中微子确实通过尚未发现的力相互作用,可能导致恒星直接坍缩成黑洞而非中子星,这将重塑我们对宇宙演化的认知。

目前,来自中微子、核天体物理学与对称性研究网络(N3AS)的一个团队——包括数位加州大学圣地亚哥分校的研究人员——通过理论计算揭示了坍缩大质量恒星如何成为"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接近光速运动,最终驱动恒星失稳坍缩。

当坍缩恒星的密度达到极高值时,中微子将被捕获并相互碰撞。在纯标准模型相互作用下,中微子主要呈现电子味,物质处于相对"冷"态,坍缩后可能遗留中子星残骸。但改变中微子味的隐秘相互作用将彻底改变此过程:产生全味型中微子,形成主要由中子构成的"炽热"内核,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度地下中微子实验(DUNE),以及未来对坍缩恒星产生的中微子或引力波的观测,或将验证这些理论。

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、George Fuller主导,并联合多所机构合作者共同完成。研究部分经费由美国国家科学基金会(PHY-2209578与PHY-2020275)、美国能源部(DE-AC02-07CHI11359)及西蒙斯基金会(2017-228)资助。

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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