冰淇淋和恒星死亡有何关联？学术资讯

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任何冰淇淋爱好者都知道：三种口味混合的三色冰淇淋比单一口味的冰淇淋更美味。与之相似，囊括三种“味”的超新星研究才是完整的研究。在超新星爆炸时，濒死恒星99%的能量通过中微子释放。中微子几乎以光速运行，与正常物质的相互作用极其微弱。当它们作为第一批“信使”到达地球时，也就预示着某颗恒星已经死亡。中微子是一种亚原子粒子，它具有三种“味”（即形态）：介子中微子、电子中微子和T中微子（tau neutrino）。为了简化数据模型，之前的许多亚原子粒子研究都只关注了粒子的一种“味”。这就好比，他们只关注“香草”口味，而忽略了“巧克力”和“草莓”口味。最近，美国西北大学的研究人员将三种“味”一并纳入研究，获得了更多关于恒星死亡原因的线索，并尝试阐明了一些现有假说。相关论文刊发在《物理评论快报》杂志上。

论文作者、西北大学博士后Manibrata Sen参与了加州大学伯克利分校“中微子、天体核物理学和对称性网络”项目。他认为，研究中微子之所以如此复杂，部分原因是因为它们来自致密天体（恒星内部），其中中微子密度很高，因而彼此会产生相互作用。这就意味着，当其中一种“味”受到影响时，整体的演化也会受到系统中所有其他 “味”的影响，就像一桶正在融化的冰淇淋一样。

当恒星核心坍塌产生超新星爆炸时，大量中微子开始疾驰猛冲，随即产生振荡。中微子之间的相互作用会改变整个系统的性质和行为，建立一种耦合关系。因此，当中微子密度很高时，一小部分中微子会交换“味”。当不同“味”的中微子从恒星内部向四面八方发射时，转换会迅速发生（被称为“快速转换”）。而且研究发现，随着中微子数量的增加，它们的转化率也会增加，这与质量无关。

研究人员创建了一个非线性的“快速转换”模拟实验：当三种中微子“味”同时存在时，快速转换的标志是中微子发生相互作用并改变“味”。研究人员取消了三种中微子类型具有相同角分布的假设，让它们各自具有了不同的分布。同样的概念也有两种“味”的设置，即电子中微子和“X”中微子，其中“X”可以是介子或T，而这两者之间的差异是微不足道的。

Sen说：“我们成功证明了三种‘味’其实是相关联的，忽略介子中微子是不可取的。我们也证实，过去的研究结果是不完整的，当三种‘味’都纳入考量时，结果会大不相同。”这项研究成果将对粒子物理学和天体物理学产生重大影响

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编译：朱明逸

审稿：西莫

责编：陈之涵

期刊来源：《物理评论快报》

期刊编号： 0031-9007

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