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为什么这么多中微子会在超新星中产生?

编辑:网友投稿来源:互联网整理更新时间:2021-04-17 08:59:27

并不是所有超新星都会产生很多中微子。这对于核塌缩超新星来说是非常特殊的,它是产生中微子和反中微子的关键。Ia型超新星确实产生了很多中微子,但远没有那么多,而且在这么短的时间内也没有这么多。在核塌超新星中,中微子和反中微子脉冲是巨大的,是该事件的即时信号。

简而言之,之所以会发生这种情况,是因为在核塌超新星爆发期间,释放的能量是由铁组成的白矮星的引力结合能与原中子星的引力结合能之间的差异。半径的差别是,铁核是3000千米,中子星是30千米。所以,我们讨论的是平均密度增加了100万倍,而内核密度甚至增加得更高。

这巨大的压缩发生恒星的核心下跌,大致自由落体以来支持核心的压力正在迅速被铁原子核和电子俘获光离解,一旦核心完成硅直接燃烧——电子俘获产生一些中微子。大约需要1秒钟的自由落体,导致核心材料的巨大绝热加热:最终达到接近数兆电子伏的温度——这远远高于电子-正电子对产生的阈值。这样的e+ e-对由于热化而迅速大量产生。

这些热电子正电子对的湮灭在快速的核塌过程中产生,实际上是中微子和反中微子的主要来源在核塌超新星中,这不仅仅是电子捕获质子形成中子的贡献。

电子捕获中微子当然会产生,如果在原中子星的深处有一个过渡到夸克物质,那么随着奇异的夸克的形成,以及上夸克和下夸克的形成,另一个中微子的爆发是预期的。这种转变的时间尺度大约是10秒。

在坍缩初始阶段达到的密度接近无穷大对称核物质密度的4-6倍。

在坍缩过程中产生的电子和正电子对会湮灭偶尔它们会湮灭成中微子和反中微子对。

密度如此之高,以至于唯一能够在任何距离内传输任何能量的东西,实际上是中微子和反中微子,即使它们最初也被困在一个叫做中微子球的区域,在最初的绝热坍塌过程中。

但是因为只有中微子可以在所有这些中微子反中微子对中传输,伴随着电子捕获的中微子最终会离开恒星。

激波形成了,激波中的相当一部分能量被耗尽,使铁核分解成阿尔法粒子——健康的激波会从核心逃逸,然后破坏整个恒星,但最终,从最初坍缩中释放的初始结合能的主要部分进入中微子和反中微子,它们从残留物中转移出来,现在变成了年轻的中子星。

这里的细节有待商榷。我描述了一种快速冲击机制。其他人对其机理有不同看法。但是,所有的模型都依赖于核物质的高密度状态方程,这是世界上没有人知道的东西-它是只能猜测的东西。

底线是能量从中微子转移到冲击波和从冲击波转移到光的机制是非常低效的。

简而言之,中微子和反中微子携带着核心坍缩超新星释放的几乎所有引力束缚的能量,因为它们是在这种情况下产生的唯一粒子,能够在达到的密度下输送重要的能量,而且中微子与低密度物质的相互作用非常弱。
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