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El retardo entre neutrinos y gamas en una supernova y la escala absoluta masa de neutrinos

En la explosión de una supernova (de algún tipo), hay una enorme cantidad de neutrinos y rayos gamma producidos por un fugitivo de la reacción nuclear en el núcleo estelar. En un reciente comentario, dmckee señaló que los neutrinos en realidad hacer de la supernova antes que los rayos gamma debido a que los últimos dispersan en tratar de salir, y que los detalles precisos de este retraso, si se mide, podría arrojar luz sobre lo pequeño que los (distinto de cero) masa del neutrino es.

¿Hay alguna manera sencilla de explicar los diferentes modelos en juego, o lo esencial de la física que hay detrás de esto? Hay algunas accesibles de referencia acerca de esto?

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Patrick Cuff Puntos 172

El tiempo de retraso entre los neutrinos y fotones ¿ no nos dicen directamente acerca de la gran masa de los neutrinos. El tiempo de retraso entre un neutrino de masa $m$ y una masa de neutrinos: $$ \Delta t = \frac{d}{v} - \frac{d}{c} \aprox 0.5 \left(\frac{mc^2}{E}\right)^2 d, $$ donde $\Delta t$ es el tiempo de retardo en segundos, $v \approx c[1-\frac{1}{2}\left(\frac{mc^2}{E}\right)^2]$ desde relativista de cálculo, $d$ la distancia a la supernova en 10 kpc ("típica" de un valor de supernova Galáctica), neutrino resto de masa $m$ en eV y el neutrino energía en MeV. Por lo que es una propagación problema de la velocidad.

En cuanto al motivo de la demora entre los neutrinos y fotones, varias piezas de información debe ser útil:

  1. Es caliente en el núcleo de la supernova -- tan caliente que los fotones se dispersan mucho con los electrones libres antes de escapar de la base (véase el comentario para una versión más detallada); (interacción electromagnética)
  2. Sin embargo, no es lo suficientemente caliente como para influir en dos de los tres neutrinos, $\nu_{\mu}$$\nu_{\tau}$, casi en absoluto, y sólo ligeramente por otro ($\nu_{e}$); simplemente vuelan fuera del núcleo. (interacción débil)
  3. Así que esta es una diferente interacción (o, de sección) problema.

Tomar SN1987A por ejemplo, los neutrinos llegaron 2-3 horas antes de los fotones. Por otro lado, $\Delta t$ calculado anteriormente, si se detectan, sería $\leq 1$ sec. Con estos dos valores y pensar un poco más, podría llevar a la conclusión de que este "tiempo de vuelo" método no podría restringir muy bien los neutrinos con los más pequeños-de-eV masas; y estaría en lo correcto. Hay mejores maneras de hacerlo. Aquí hay una referencia: http://arxiv.org/pdf/astro-ph/0701677v2.pdf.

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