שיטה חדשה מפשטת את האופן שבו מדענים מחשבים את התנהגות הניטרינו במיזוגים של סופרנובות וכוכבי נויטרונים על ידי שילוב שינויי טעם קוונטיים, ומציעה כלי מבטיח לניבוי תוצאות יסוד של אירועים קוסמיים אלה. קרדיט: twoday.co.il.com
חוקרים מפתחים שיטה לפשט את החישוב של שינויי הטעם הקוונטיים של נויטרינו במסגרות אסטרופיזיקליות צפופות כמו סופרנובות. על ידי שילוב מכניקת הקוונטים במודלים תחבורה מסורתיים, גישה זו מסייעת לחזות התנהגות נייטרינו וייצור אלמנטים בהתפוצצויות כוכבים, מראה הבטחה בבדיקות ראשוניות.
לנוטרינו יש תכונה מכנית קוונטית הנקראת "טעם". טעם זה יכול להשתנות כאשר ניטרינו נעים בחלל. אתגר מרכזי הוא לעקוב גם אחר התנועה הפיזית של הנייטרינו וגם את שינוי הטעם שלהם במערכות אסטרופיזיקליות כמו סופרנובות של קריסת ליבה ומיזוג כוכבי נויטרונים. הסידור המסובך ומספרם הגדול של הנייטרינו במערכות אלו הופכים את זה כמעט בלתי אפשרי לעקוב אחר כל הנייטרינים או אפילו חלק מהם.
במחקר זה, פיזיקאים בחנו דרך אפשרית לפתור את האתגר הזה. הגישה כוללת הרחבת השיטות המסורתיות לחישוב תנועת נייטרינו כדי לכלול שינוי טעם קוונטי. גישה זו מפחיתה את המורכבות של חישוב כיצד מתנהגים נייטרינו במערכות מורכבות
קווי מתאר תלת מימדיים של קוהרנטיות קוונטית בהדמיית מומנט נייטרינו. הסימולציה מתחילה בתנאים ראשוניים אקראיים ומפתחת מבנה תוך פחות מננו-שנייה. קרדיט: E. Grohs
הרחבת שיטות חישוב לתנועת נייטרינו
סופרנובה או כוכב ניטרונים מיזוג שולח סוגים רבים של שליחים, מפוטונים ועד גלי כבידה, מניטרינו ועד ליסודות כבדים. שליחים אלה מספקים למדענים תובנות חדשות על הפיזיקה של עצמים כוכביים אלה. עם זאת, מדענים צריכים להבין פיזיקת נייטרינו כדי להשתמש בשליחים האלה. ניטרינו נושאים חלק ניכר מהאנרגיה של מערכות אלו.
בנוסף, מדענים צריכים להבין את האינטראקציות הכרוכות בניטרינו כדי לחזות את היסודות הכבדים שנוצרו מהתפוצצויות של כוכבים ומיזוגי כוכבים. מומנטים זוויתיים כורכים את המספר הכולל והשטף של הנייטרינו למערכת קטנה של משוואות תנועה. מדענים יכולים אז להשתמש במשוואות אלה כדי לחשב את השינוי בטעם הנייטרינו.
המספר המופחת של המשוואות בשיטת המומנט הזוויתי מציע נתיב קדימה לפתרון בעיות טרנספורמציה של טעם נייטרינו באובייקטים אסטרופיזיים קומפקטיים, כגון מיזוג כוכבי נויטרונים.
בדיקת הגישה המבוססת על רגעים זוויתיים
מחקר זה בחן את הסיכויים לשימוש בגישה חצי-קלאסית המבוססת על רגעים זוויתיים כדי לכלול את ההשפעות המכניות הקוונטיות של טעם בהובלת ניטרינו בשרידי מיזוג כוכבי נויטרונים. החוקרים בדקו את השיטה על סוג של טרנספורמציה של טעם נייטרינו הנקראת "מהיר טעם", שעבורה מידע זוויתי על הנייטרינו הוא דרישה ידועה להתמרה. התוצאה הייתה שהשיטה קלטה היטב את הצמיחה של הטרנספורמציה ושהשיטה הזו מצדיקה חקירה נוספת.
עבודה זו השתמשה במשאבי חישוב מהמרכז הלאומי למחשוב מדעי לחקר האנרגיה, מתקן למשתמשי מחלקת האנרגיה. העבודה השתמשה גם ב פיין מכונה ב אוניברסיטת צפון קרולינה סטייטאשר נתמך בחלקו על ידי תאגיד המחקר לקידום המדע.
מחקר זה מומן בעיקר על ידי משרד המדע של משרד האנרגיה (DOE), התוכנית לפיזיקה גרעינית. מימון נוסף ניתן על ידי משרד המדע של DOE, המשרד לחקר מחשוב מדעי מתקדם; הקרן הלאומית למדע; קרן הייסינג-סיימון; ומינהל האווירונאוטיקה והחלל הלאומי.
