幽灵中微子“味”变或影响宇宙生命元素形成

超级盾

据国外媒体报道，著名的天文学家卡尔萨根曾经说过：我们来自超新星爆发，这并不是一个笑话。根据天体物理学的研究成果，比锂元素重的元素只能在恒星内部核反应或者超新星爆发过程中产生，宇宙大爆炸时期形成的轻元素仅有氢元素、氦元素以及锂元素，其他的更重的元素来自于恒星的演化过程。比如一颗超新星，当大质量恒星的燃料耗尽时，就会其自身引力作用下坍缩，最后以超新星爆发形式结束。  

核坍缩超新星中微子相互作用过程中“味”的改变或将影响元素的形成

在超新星爆发过程中，形成了一些重元素，其可构成其他行星物质，有些可能最终会形成有机化合物，很明显我们会发现自己身体中存在这些元素。但是恒星内部核反应或者超新星爆发可形成哪些元素呢，以及中微子是如何影响大质量恒星的坍缩呢？来自加利福利亚大学圣地亚哥分校的研究人员约翰·切里（John Cherry）认为可以发现了这些问题的答案。宇宙中有一种超新星被称为核坍缩型超新星，当一颗大质量恒星消耗完其自身燃料时，核聚变的速度便开始减缓，此时引力开始成为主导力量，最后内核迅速坍缩，打破简并压力和引力之间的平衡，并形成一个数十千米的天体。
在此过程中，致密的中子星可突然形成，密度到达原子核级别。在中子简并压力等因素削弱的情况下，早前向内坍缩的物质开始向外反弹。一颗经典的II型超新星，形成中子核过程中可产生中微子暴，科学家此前对中微子的研究发现，这是一种可以不受阻碍通过宇宙空间的“幽灵粒子”，其具有独特的性质，并不会与其他粒子发生相互作用。事实上，我们的日常生活中的每一刻都会有数十亿的中微子从我们的身体中穿过，这些中微子来自太阳其他宇宙事件。
为了探测中微子的存在，科学家设计了中微子探测器，比如萨德伯里中微子观测站，通过深埋在地下矿井设置中微子探测器，根据中微子在水中运动可以产生切连科夫辐射的原理寻找中微子。在核坍缩超新星的内核区域，拥有着极大的密度，并在某种情况下可以形成中子星。科学家根据计算表明恒星内核物质将与核坍缩过程中流出的中微子发生相互作用，散射一部分较小的值，而这些散射值中微子可以形成中微子晕，并且还能与继续散射的中微子发生进一步的相互作用。
但向外流出的中微子被认为数量较少，玩玩在模拟过程中被忽略不计，而圣地亚哥加利福利亚大学的研究人员约翰·切里最新的计算表明其中存在14%的修正系数。在超新星爆发的最外层，修正系数将增加数十倍。这就意味着从超新星内核坍缩形成逃逸中微子暴与中微子晕之间发生比此前预计的更加广泛的相互作用。实际上，科学家们发现来自核坍缩超新星产生的中微子晕相互作用能直接影响演化过程，比如催生某种类型的元素，有些中微子被吸收后为超新星下一步爆发提供能量。
中微子对超新星核坍缩过程构成影响，其主要来自中微子三种不同的“味”，即电中微子，μ中微子和τ中微子。更重要的是，中微子的“味”是可以改变的。中微子在穿过宇宙空间时，可以很自然地在多种“味”之间发生改变，但一颗超新星核坍缩过程中简并压力与引力平衡打破后产生的逃逸中微子以及形成中子星时产生的中微子暴，与中微子晕发生的相互作用进程都会强化中微子进行“味”的改变。
加州大学圣地亚哥分校的物理学教授、本项研究的合著者乔治·富勒（George Fuller）认为即便在特殊的方向上有少数中微子逃逸，同样也会主导中微子“味”的改变。超新星核坍缩进程中中微子的行为对超新星创造的元素形成具有至关重要的作用，中微子“味”状态可允许质子变成中子，或者使中子变成质子，因此中微子的“味”对超新星形成元素的种类有着关键性的影响。