monalisa

Fisikawan telah membuat lompatan ke depan dalam memahami bagaimana partikel hantu yang disebut neutrino dapat berinteraksi satu sama lain, dengan memodelkan bagaimana neutrino melarikan diri ke luar angkasa dari aliran bintang yang meledak seperti cairan berkecepatan tinggi.

Interaksi seperti itu antara neutrino dapat memiliki implikasi untuk memahami Dentuman Besar serta fisika di luar Model Standar. Namun, untuk mengonfirmasi bagaimana interaksi yang sulit dipahami ini terjadi, para astronom perlu menunggu interaksi berikutnya supernova di kami galaksi Bima Sakti.

Sujet a lireBerita: Apa serangan terbaik untuk Monaflemit?

Dari semua partikel dalam Model Standar fisika, neutrino adalah yang paling sedikit diketahui para ilmuwan. Mereka punya massa yang sangat kecilhampir tidak berinteraksi dengan materi normal, dapat secara spontan mengubah identitas dari satu jenis neutrino ke jenis lainnya dan ada di mana-mana di seluruh dunia. semesta — ada triliunan neutrino yang melewati tubuh Anda saat ini.

Terkait: Para ilmuwan menemukan ‘partikel hantu’ yang dimuntahkan dari galaksi Bima Sakti kita dalam penemuan penting (video)

Cela peut vous intéresserBerita: apa asal kata berhenti

Neutrino juga sulit dideteksi. Dibutuhkan sebatang timah selama satu tahun cahaya untuk menghentikan hanya setengah dari neutrino yang melewati Anda. Mereka sangat jarang berinteraksi dengan materi sehingga detektor neutrino terkemuka di dunia, the Observatorium IceCube Neutrino di Kutub Selatan, rata-rata hanya mendeteksi 275 neutrino per hari.

Namun, kadang-kadang, ada peningkatan neutrino — misalnya, dari dekat supernova. Supernova terdekat yang diamati selama lebih dari 400 tahun adalah SN 1987A, di Awan Magellan Besar, galaksi satelit Bima Sakti kita. Diperkirakan telah menghasilkan 10 ^ 58 neutrino yang luar biasa, tetapi detektor di Bumi hanya mengamati 25 neutrino. Namun demikian, para peneliti dari Ohio State University kini telah memanfaatkan 25 pendeteksian tersebut untuk menyelidiki kemungkinan misterius bahwa neutrino dapat berinteraksi satu sama lain.

Menurut Model Standar, neutrino harus dapat berinteraksi satu sama lain. Interaksi semacam itu dapat memiliki konsekuensi besar, membantu menjelaskan, antara lain, asal usul massa neutrino, mengapa ada begitu banyak neutrino di alam semesta, bagaimana mereka dapat meninggalkan jejak di alam semesta. latar belakang gelombang mikro kosmik (CMB) radiasi dari Big Bang, mengapa alam semesta kurang antimateri dan bahkan bagaimana neutrino mungkin membantu pembentukan materi gelap di alam semesta awal. Koneksi ini berasal dari kemampuan neutrino untuk berosilasi menjadi rasa yang berbeda – biasanya neutrino elektron, lepton, dan tau, tetapi bentuk keempat neutrino yang disebut sebagai neutrino steril juga telah didalilkan. Neutrino steril adalah salah satu kandidat yang mungkin untuk identitas materi gelap. Namun, sejauh ini belum ada bukti eksperimental untuk neutrino steril yang terungkap.

Untuk lebih memahami interaksi diri neutrino ini, tim Ohio State, yang dipimpin oleh ahli astrofisika Po-Wen Chang, memodelkan bagaimana sinyal neutrino dari SN 1987A akan muncul berdasarkan hidrodinamika relativistik, yang menggambarkan bagaimana partikel yang digabungkan secara erat dan bertindak seperti cairan berperilaku saat bergerak mendekati kecepatan cahaya, seperti yang dilakukan neutrino. Bertindak sebagai semacam semi-cair dengan cara ini akan memungkinkan neutrino berinteraksi satu sama lain.

Di bawah hidrodinamika relativistik, neutrino dapat “mengalir” dari supernova dengan salah satu dari dua cara. Yang pertama adalah sebagai “burst outflow”, yang dianalogikan dengan meletuskan balon di angkasa dan energi yang dihasilkan mendorong ke segala arah. Kemungkinan kedua – dan dianggap lebih mungkin – adalah sebagai “aliran angin”, yang membayangkan bahwa energi keluar dari balon yang meletus melalui banyak nosel, yang akan menghasilkan laju aliran neutrino yang lebih konsisten. Setiap jenis aliran keluar akan menghasilkan pola tersendiri dalam sinyal neutrino dari supernova. Namun, tim Chang menemukan bahwa kekurangan neutrino yang terdeteksi dari SN 1987A belum cukup untuk mengesampingkan kedua mekanisme tersebut.

“Dinamika supernova rumit, tetapi hasil ini menjanjikan karena dengan hidrodinamika relativistik kita tahu ada jalan bercabang untuk memahami bagaimana mereka bekerja sekarang,” kata Po-Wen Chang dalam sebuah penyataan.

Tim menekankan bahwa pekerjaan mereka merupakan langkah maju yang besar dalam memahami bagaimana neutrino menyebar dari bintang yang meledak. Setelah mekanisme yang tepat telah diidentifikasi, fisikawan akan memiliki gagasan yang lebih baik tentang bagaimana neutrino dapat berinteraksi satu sama lain. Untuk mencapai hal ini, data baru akan diperlukan dari supernova terdekat lainnya, dari mana neutrino dapat diuji untuk mekanisme ledakan dan aliran angin. Masalahnya, supernova yang terlihat di galaksi Bima Sakti atau salah satu satelit tetangganya memang merupakan hal yang langka.

“Kami selalu berdoa agar supernova galaksi lain segera terjadi di suatu tempat, tetapi yang terbaik yang bisa kami lakukan adalah mencoba untuk membangun apa yang kami ketahui sebanyak mungkin sebelum itu terjadi,” kata Chang.

Interaksi neutrino juga dipandang sebagai pintu gerbang menuju fisika baru di luar Model Standar. Memperluas pengetahuan kita tentang fisika ke bidang baru yang revolusioner penting bagi fisikawan yang ingin menjelaskan banyak misteri terbesar kosmologi, termasuk materi gelap, energi gelap, ketegangan dalam pengukuran perluasan alam semesta, dan sifat dasar materi dan ruang- waktu.

Hasil tim dipublikasikan minggu ini di jurnal Surat Tinjauan Fisik