La urma urmei, „particulele fantomatice” pot interacționa cu lumina: ScienceAlert

Neutrinii, acele particule minuscule și capricioase care curg prin univers ca aproape nimic, ar putea să interacționeze cu lumina până la urmă.

Potrivit noilor calcule, interacțiunile dintre neutrini și fotoni pot avea loc în câmpuri magnetice puternice care pot fi găsite în plasma înfășurată în jurul stelelor.

Este o descoperire care ne-ar putea ajuta să înțelegem de ce atmosfera Soarelui este mai fierbinte decât suprafața sa, spun fizicienii Kenzo Ishikawa de la Universitatea Hokkaido și Yutaka Tobita, un fizician de la Universitatea de Științe din Hokkaido – și, desigur, să studieze misterioasa particulă fantomă din Soare. In detaliu.

„Rezultatele noastre sunt importante pentru înțelegerea interacțiunilor mecanice cuantice ale unor particule fundamentale de materie.” spune Ishikawa. „Ar putea ajuta, de asemenea, la dezvăluirea detaliilor despre fenomenele în prezent prost înțelese din Soare și alte stele.”

Neutrinii sunt Printre cele mai abundente molecule În univers, este al doilea după fotoni. Dar în mare parte se păstrează pentru ei înșiși. Neutronii sunt aproape fără masă și abia interacționează cu materia. Pentru neutrini, universul nu este nimic – umbre sau fantome, prin care trec cu ușurință. Miliarde de neutrini trec prin tine acum, ca niște fantome mici.

Dar oamenii de știință cred că neutrini Poate fi important Pentru a sonda și descoperi fenomene astrofizice De ce universul este așa cum esteși să ne îmbunătățim înțelegerea fizicii particulelor. Știind dacă și cum interacționează cu universul dezvăluie nu numai informații despre neutrini, ci și despre interacțiunile particulelor și universul cuantic.

Lucrarea lui Ishikawa și Tobita este teoretică, folosind analiza matematică pentru a determina condițiile în care neutronii pot interacționa cu quanta electromagnetică – fotonii. Ei au descoperit că plasma foarte magnetizată este un gaz Încărcat pozitiv sau negativDatorită scăderii sau adunării de electroni – oferă mediul adecvat.

„În condiții normale „clasice”, neutrinii nu vor interacționa cu fotonii.” spune Ishikawa.

„Cu toate acestea, am dezvăluit cum neutrinii și fotonii pot fi induși să interacționeze în câmpuri magnetice obișnuite la scară foarte mare – până la 10 ordine de mărime.”³ Cât de mult – Există sub forma unei substanțe cunoscute sub numele de plasmă, care se găsește în jurul stelelor.”

Anterior, Ishikawa și Tobita Am explorat posibilitatea Un fenomen teoretic cunoscut sub numele de efectul Hall electroslab ar putea facilita interacțiunile cu neutrini în atmosfera solară. Acest lucru se întâmplă atunci când, în condiții extreme, au loc două dintre cele mai fundamentale reacții din univers, Electromagnetism Si Forță slabăcum se amestecă într-unul singur.

Cercetătorii au descoperit că, conform teoriei electroslăbice, neutrinii pot interacționa cu fotonii. Dacă atmosfera unei stele ar fi capabilă să producă mediul potrivit pentru efectul Hall electroslab, aceste interacțiuni ar putea avea loc acolo.

În lucrarea lor, Ishikawa și Tobita calculează stările energetice ale sistemului fotoni-neutrini în timpul acestei interacțiuni.

„Pe lângă faptul că contribuie la înțelegerea noastră a fizicii fundamentale, munca noastră poate ajuta și la explicarea așa-numitului puzzle de încălzire a coroanei solare.” spune Ishikawa.

„Acesta este un mister de lungă durată cu privire la mecanismul prin care atmosfera exterioară a Soarelui – coroana – se află la o temperatură mult mai mare decât suprafața Soarelui. Lucrările noastre arată că interacțiunea dintre neutrini și fotoni eliberează energie care încălzește atmosfera Soarelui și coroana solară”.

În lucrările viitoare, cei doi speră să investigheze în continuare modul în care neutrinii și fotonii fac schimb de energie în medii extreme.

Cercetarea a fost publicată în Fizica este deschisă.