Qualsiasi amante del gelato napoletano sa che tre gusti sono meglio di uno. Una nuova ricerca della Northwestern University ha scoperto che studiando tutti e tre i "sapori" coinvolti in una supernova, hanno sbloccato più indizi su come e perché le stelle muoiono.

Gli scienziati esaminano i neutrini (particelle subatomiche) per ottenere informazioni critiche sulle esplosioni di supernova. Mentre la ricerca precedente ha identificato tre "sapori" di neutrini, molti ricercatori hanno continuato a semplificare gli studi sull'argomento studiando "vaniglia" ignorando "cioccolato" e "fragola".

Includendo tutti e tre i gusti nello studio, I ricercatori del nordovest hanno sviluppato una conoscenza più profonda delle stelle morenti e hanno iniziato a svelare ipotesi esistenti.

Lo studio è stato pubblicato mercoledì, 16 dicembre nel diario Lettere di revisione fisica .

In un'esplosione di supernova, Il 99% dell'energia della stella morta viene emessa attraverso i neutrini. Viaggiando quasi alla velocità della luce e interagendo estremamente debolmente con la materia, i neutrini sono i primi messaggeri a raggiungere la terra e ad indicare che una stella è morta.

Dalla loro prima scoperta negli anni '50, fisici delle particelle e astrofisici hanno compiuto importanti passi avanti nella comprensione, rilevamento e creazione di neutrini. Ma per limitare la complessità dei modelli, molte persone che studiano le particelle subatomiche fanno ipotesi per semplificare la ricerca, ad esempio che i neutrini non elettronici si comportano in modo identico quando vengono lanciati da una supernova.

Parte di ciò che rende lo studio dei neutrini così complicato è che provengono da oggetti compatti (l'interno di una stella) e quindi interagiscono tra loro, ha detto l'autore senior Manibrata Sen, un ricercatore post-dottorato attualmente con sede alla Northwestern nell'ambito del Network for Neutrinos, Programma di astrofisica nucleare e simmetrie presso l'Università della California-Berkeley. Ciò significa che quando un sapore è influenzato, proprio come una vasca di scioglimento del gelato napoletano, la sua evoluzione è influenzata da tutti gli altri nel sistema.

"Non puoi creare le condizioni per far interagire i neutrini tra loro sulla Terra, " disse Sen. "Ma in oggetti compatti, hai un'altissima densità di neutrini. Quindi ora ogni neutrino sta interagendo l'uno con l'altro perché ce ne sono così tanti in giro".

Di conseguenza, quando un numero enorme di neutrini viene mandato al volo durante la massiccia esplosione di una supernova con collasso del nucleo, iniziano a oscillare. Le interazioni tra i neutrini modificano le proprietà e i comportamenti dell'intero sistema, creare una relazione di coppia.

Perciò, quando la densità dei neutrini è alta, una frazione di neutrini si scambiano i sapori. Quando sapori diversi vengono emessi in direzioni diverse all'interno di una stella, le conversioni avvengono rapidamente e sono chiamate "conversioni veloci". interessante, la ricerca ha scoperto che con l'aumentare del numero di neutrini, così fanno i loro tassi di conversione, indipendentemente dalla massa.

Nello studio, lo scienziato ha creato una simulazione non lineare di una "conversione veloce" quando sono presenti tre sapori di neutrino, dove una rapida conversione è contrassegnata da neutrini che interagiscono e cambiano sapore. I ricercatori hanno rimosso l'ipotesi che i tre sapori dei neutrini:muone, neutrini di elettroni e tau:hanno la stessa distribuzione angolare, dando a ciascuno una distribuzione diversa.

Una configurazione a due sapori dello stesso concetto esamina i neutrini elettronici e i neutrini "x", in cui x può essere muone o tau neutrini e dove le differenze tra i due sono insignificanti.

"Abbiamo dimostrato che in realtà sono tutti rilevanti, e ignorare la presenza di muoni non è una buona strategia, " Sen ha detto. "Includendoli mostriamo che i risultati passati sono incompleti, e i risultati cambiano drasticamente quando si esegue uno studio a tre sapori."

Mentre la ricerca potrebbe avere importanti implicazioni sia nelle particelle che nell'astrofisica, anche i modelli utilizzati in questa ricerca includevano semplificazioni. Il team spera di rendere i propri risultati più generici includendo dimensioni spaziali oltre a componenti di quantità di moto e tempo.

Intanto, Sen ha detto che spera che la ricerca del suo team aiuterà la comunità ad abbracciare una maggiore complessità nei loro studi.

"Stiamo cercando di convincere la community che quando si prendono in considerazione queste conversioni veloci, devi usare tutti e tre i sapori per capirlo, " ha detto. "Una corretta comprensione delle oscillazioni veloci può effettivamente contenere la chiave del motivo per cui alcune stelle esplodono dalle supernova".