新的研究表明，坍缩恒星可能成为揭示隐藏中微子行为的天然实验室，这可能对黑洞和中子星的诞生产生影响。中微子是宇宙中最令人费解的粒子之一。它们几乎没有质量，极其难以捉摸，很少与任何物质发生相互作用，然而，它们在远大于太阳的恒星的生命周期中却扮演着至关重要的角色。这些亚原子粒子已知有三种类型——电子、μ子和τ子——尽管经过数十年的研究，它们的许多行为仍然鲜为人知。
由于中微子相互作用非常弱，在实验室条件下几乎不可能使它们发生碰撞。因此，科学家们至今仍不清楚它们是否遵循粒子物理标准模型所定义的相互作用规则，还是进行着理论上中微子独有的“秘密”相互作用。
在一项新的研究中，中微子、核天体物理和对称性网络 (N3AS) 的研究人员（包括来自加州大学圣地亚哥分校的成员）使用理论模型证明，生命最后阶段的大质量恒星可能自然地为研究这些相互作用提供了完美的环境。
当这些恒星坍缩时，中微子会带走热能，导致恒星进一步收缩。这种收缩使恒星内部的电子加速到接近光速，使恒星走向不稳定，最终坍缩。
左图：当中微子通过标准模型相互作用发生散射时，大质量恒星坍缩的核心相对较冷，中微子大多都带有电子味。在这种情况下，我们可能会经历超新星爆炸，通常会留下中子星残骸。右图：如果中微子与自身存在“秘密”相互作用，那么电子中微子可以转化为所有味。这会导致快速加热、原子核“熔化”以及大多数质子快速转化为中子。我们可能会得到一个黑洞，而不是中子星残骸。目前尚不清楚我们是否会经历超新星爆炸。图片来源：乔治·富勒实验室/加州大学圣地亚哥分校
最终，坍缩恒星的密度变得如此之高，以至于中微子被捕获并相互碰撞。在纯粹的标准模型相互作用下，中微子将主要具有电子味，物质将相对“冷”，坍缩很可能留下中子星残余。然而，改变中微子味的秘密相互作用彻底改变了这种情况，产生了各种味的中微子，并导致主要由中子组成的“热”核心，这可能导致黑洞残余。
费米国家加速器实验室即将进行的深层地下中微子实验（DUNE）可能能够验证这些想法，未来对坍缩恒星产生的中微子或引力波的观测也可能能够验证这些想法。
编译自/scitechdaily
