Cualquier amante del helado napolitano sabe que tres sabores son mejores que uno. Una nueva investigación de la Universidad Northwestern ha encontrado que al estudiar los tres "sabores" involucrados en una supernova, Han descubierto más pistas sobre cómo y por qué mueren las estrellas.

Los científicos analizan los neutrinos (partículas subatómicas) para obtener información crítica sobre las explosiones de supernovas. Si bien investigaciones anteriores identificaron tres "sabores" de neutrinos, muchos investigadores continuaron simplificando los estudios sobre el tema al estudiar la "vainilla" mientras ignoraban el "chocolate" y la "fresa".

Al incluir los tres sabores en el estudio, Los investigadores de Northwestern han desarrollado un conocimiento más profundo de las estrellas moribundas y han comenzado a desentrañar las hipótesis existentes.

El estudio fue publicado el miércoles, 16 de diciembre en el diario Cartas de revisión física .

En una explosión de supernova El 99% de la energía de la estrella muerta se emite a través de neutrinos. Viajando casi a la velocidad de la luz e interactuando extremadamente débilmente con la materia, los neutrinos son los primeros mensajeros que llegan a la tierra e indican que una estrella ha muerto.

Desde su descubrimiento inicial en la década de 1950, Los físicos de partículas y los astrofísicos han logrado importantes avances en la comprensión, detectar y crear neutrinos. Pero para limitar la complejidad de los modelos, muchas personas que estudian partículas subatómicas hacen suposiciones para simplificar la investigación, por ejemplo, que los neutrinos no electrónicos se comportan de manera idéntica cuando son propulsados ​​desde una supernova.

Parte de lo que hace que el estudio de los neutrinos sea tan complicado es que provienen de objetos compactos (el interior de una estrella) y luego interactúan entre sí. dijo el autor principal Manibrata Sen, un investigador postdoctoral actualmente basado en Northwestern bajo la Red de Neutrinos, Programa de Astrofísica y Simetrías Nucleares de la Universidad de California — Berkeley. Eso significa que cuando un sabor se ve afectado, como una tina de helado napolitano que se derrite, su evolución se ve afectada por todas las demás del sistema.

"No se pueden crear condiciones para que los neutrinos interactúen entre sí en la Tierra, "Dijo Sen". Pero en objetos compactos, tienes una densidad muy alta de neutrinos. Así que ahora cada neutrino está interactuando entre sí porque hay muchos alrededor ".

Como resultado, cuando una enorme cantidad de neutrinos se envían a toda velocidad durante la explosión masiva de una supernova de colapso del núcleo, comienzan a oscilar. Las interacciones entre neutrinos cambian las propiedades y comportamientos de todo el sistema, creando una relación de pareja.

Por lo tanto, cuando la densidad de neutrinos es alta, una fracción de los neutrinos intercambian sabores. Cuando se emiten diferentes sabores en diferentes direcciones en lo profundo de una estrella, las conversiones ocurren rápidamente y se denominan "conversiones rápidas". Curiosamente, la investigación encontró que a medida que aumenta el número de neutrinos, también lo hacen sus tasas de conversión, independientemente de la masa.

En el estudio, el científico creó una simulación no lineal de una "conversión rápida" cuando están presentes tres sabores de neutrinos, donde una conversión rápida está marcada por neutrinos que interactúan y cambian de sabor. Los investigadores eliminaron la suposición de que los tres sabores de neutrinos:muón, neutrinos de electrones y tau:tienen la misma distribución angular, dándoles a cada uno una distribución diferente.

Una configuración de dos sabores del mismo concepto analiza los neutrinos electrónicos y los neutrinos "x", en el que x puede ser neutrinos muón o tau y donde las diferencias entre los dos son insignificantes.

"Hemos demostrado que en realidad todos son relevantes, e ignorar la presencia de muones no es una buena estrategia, ", Dijo Sen." Al incluirlos, mostramos que los resultados anteriores están incompletos, y los resultados cambian drásticamente cuando se realiza un estudio de tres tipos ".

Si bien la investigación podría tener importantes implicaciones tanto en partículas como en astrofísica, incluso los modelos utilizados en esta investigación incluyeron simplificaciones. El equipo espera hacer que sus resultados sean más genéricos al incluir dimensiones espaciales además de componentes de impulso y tiempo.

Mientras tanto, Sen dijo que espera que la investigación de su equipo ayude a la comunidad a adoptar una mayor complejidad en sus estudios.

"Estamos tratando de convencer a la comunidad de que cuando se tienen en cuenta estas conversiones rápidas, tienes que usar los tres sabores para entenderlo, ", dijo." Una comprensión adecuada de las oscilaciones rápidas puede ser la clave de por qué algunas estrellas explotan a partir de supernovas ".