Les neutrinos ont une propriété de la mécanique quantique appelée « saveur ». Cette saveur peut se modifier à mesure que les neutrinos se déplacent dans l’espace. L’un des principaux défis consiste à suivre à la fois le mouvement physique des neutrinos et leur changement de saveur dans les systèmes astrophysiques tels que les supernovae à effondrement de cœur et les fusions d’étoiles à neutrons. La disposition complexe et le grand nombre de neutrinos dans ces systèmes font qu’il est presque impossible de suivre la totalité ou même une partie des neutrinos.
Les chercheurs ont étudié une solution potentielle pour résoudre ce problème. L’approche consiste à étendre les méthodes traditionnelles de calcul du mouvement des neutrinos pour inclure le changement de saveur de la mécanique quantique. Cette approche réduit la complexité du calcul du comportement des neutrinos dans les systèmes complexes
La recherche est publiée dans le Le Journal d’Astrophysique et le Lettres de physique B journal.
Une supernova ou une fusion d’étoiles à neutrons émet de nombreux types de messagers, des photons aux ondes gravitationnelles, des neutrinos aux éléments lourds. Ces messagers apportent aux scientifiques de nouvelles connaissances sur la physique de ces objets stellaires. Cependant, les scientifiques doivent comprendre la physique des neutrinos pour pouvoir utiliser ces messagers. Les neutrinos transportent une part substantielle de l’énergie de ces systèmes.
De plus, les scientifiques doivent comprendre les interactions impliquant les neutrinos pour prédire les éléments lourds produits par les explosions et les fusions d’étoiles. Les moments angulaires résument le nombre total et le flux des neutrinos dans un petit ensemble d’équations de mouvement.
Les scientifiques peuvent ensuite utiliser ces équations pour calculer le changement de saveur des neutrinos. Le nombre réduit d’équations dans la méthode du moment angulaire offre une voie à suivre pour résoudre les problèmes de transformation de la saveur des neutrinos dans les objets astrophysiques compacts, comme une fusion d’étoiles à neutrons.
Cette recherche a examiné les perspectives d’utilisation d’une approche semi-classique basée sur le moment angulaire pour inclure les effets mécaniques quantiques de la saveur dans le transport des neutrinos dans un vestige de fusion d’étoiles à neutrons. Les chercheurs ont testé la méthode sur un type de transformation de la saveur des neutrinos appelé « saveur rapide », pour lequel les informations angulaires sur les neutrinos sont une exigence connue pour la transformation. Le résultat a été que la méthode a bien capturé la croissance de la transformation et que cette méthode mérite d’être explorée plus avant.
Plus d’information:
Evan Grohs et al., Transformation de saveur de neutrino à deux moments avec applications à l’instabilité rapide de saveur dans les fusions d’étoiles à neutrons, Le Journal d’Astrophysique (2024). DOI: 10.3847/1538-4357/ad13f2
Evan Grohs et al, Instabilité rapide de la saveur des neutrinos en trois dimensions pour une fusion d’étoiles à neutrons, Lettres de physique B (2023). DOI: 10.1016/j.physletb.2023.138210