中微子作为几乎不与物质发生作用的幽灵粒子,可能正在悄然重塑大质量恒星的命运。新研究表明,恒星坍缩时会形成天然的"中微子对撞机",使科学家得以通过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产生相互作用,它们可能导致恒星直接坍缩成黑洞而不是中子星,这将重塑我们对宇宙演化规律的理解。
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研究人员)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"。中微子从这些恒星带走热能,迫使恒星收缩并导致其电子以近光速运动,从而驱动恒星失稳并发生坍缩。
最终坍缩恒星的密度变得极高,致使中微子被捕获并相互碰撞。在纯标准模型相互作用下,中微子将主要呈现电子味,物质将相对"冷",坍缩后可能遗留中子星残骸。然而,改变中微子味的秘密相互作用会彻底改变这一图景: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主导,并联合其他机构合作者共同完成。研究部分资金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)提供。
7-228)提供。