‘Spookachtige deeltjes’ kunnen immers interageren met licht: ScienceAlert

Neutrino’s, die kleine, kieskeurige deeltjes die als bijna niets door het universum stromen, kunnen toch daadwerkelijk een interactie aangaan met licht.

Volgens nieuwe berekeningen kunnen interacties tussen neutrino’s en fotonen plaatsvinden in sterke magnetische velden die te vinden zijn in het plasma dat rond sterren is gewikkeld.

Het is een ontdekking die ons zou kunnen helpen begrijpen waarom de atmosfeer van de zon heter is dan het oppervlak, zeggen natuurkundigen Kenzo Ishikawa van de Universiteit van Hokkaido en Yutaka Tobita, een natuurkundige van de Hokkaido Universiteit van Wetenschap – en natuurlijk het mysterieuze spookdeeltje in de zon bestuderen. Meer gedetailleerd.

“Onze resultaten zijn belangrijk voor het begrijpen van de kwantummechanische interacties van enkele fundamentele materiedeeltjes.” zegt Ishikawa. ‘Het kan ook helpen details te onthullen van momenteel slecht begrepen verschijnselen in de zon en andere sterren.’

Neutrino’s zijn dat wel Een van de meest voorkomende moleculen In het universum komt het na fotonen op de tweede plaats. Maar ze blijven vooral zichzelf. Neutronen zijn vrijwel massaloos en hebben nauwelijks interactie met materie. Voor neutrino’s is het universum niets: schaduwen of geesten, waar ze gemakkelijk doorheen gaan. Miljarden neutrino’s gaan nu door je heen, als kleine geesten.

Maar wetenschappers geloven in neutrino’s Het kan belangrijk zijn Astrofysische verschijnselen onderzoeken en ontdekken Waarom het universum is zoals het isen ons begrip van de deeltjesfysica verbeteren. Weten of en hoe ze interageren met het universum onthult niet alleen informatie over neutrino’s, maar ook over de interacties van deeltjes en het kwantumuniversum.

Het werk van Ishikawa en Tobita is theoretisch en maakt gebruik van wiskundige analyses om de omstandigheden te bepalen waaronder neutronen kunnen interageren met elektromagnetische quantafotonen. Ze ontdekten dat het sterk gemagnetiseerde plasma een gas is Positief of negatief geladenDoor het aftrekken of toevoegen van elektronen – ontstaat de juiste omgeving.

“Onder normale ‘klassieke’ omstandigheden zullen neutrino’s geen interactie hebben met fotonen.” zegt Ishikawa.

“We hebben echter onthuld hoe neutrino’s en fotonen tot interactie kunnen worden aangezet in reguliere magnetische velden van zeer grote schaal – tot wel tien ordes van grootte.”³ Hoeveel – Het bestaat in de vorm van een stof die bekend staat als plasma en die rond sterren wordt aangetroffen.

Eerder Ishikawa en Tobita Ik onderzocht de mogelijkheid Een theoretisch fenomeen dat bekend staat als het elektrozwakke Hall-effect zou neutrino-interacties in de zonneatmosfeer kunnen vergemakkelijken. Dit gebeurt wanneer, onder extreme omstandigheden, twee van de meest fundamentele reacties in het universum plaatsvinden: Elektromagnetisme En de Zwakke krachtsoort van samensmelten tot één.

De onderzoekers ontdekten dat neutrino’s volgens de elektrozwakke theorie kunnen interageren met fotonen. Als de atmosfeer van een ster in staat zou zijn de juiste omgeving te creëren voor het elektrozwakke Hall-effect, zouden deze interacties daar kunnen plaatsvinden.

In hun artikel berekenen Ishikawa en Tobita de energietoestanden van het foton-neutrinosysteem tijdens deze interactie.

“Naast het bijdragen aan ons begrip van de fundamentele natuurkunde, kan ons werk ook helpen bij het verklaren van de zogenaamde zonne-corona-verwarmingspuzzel.” zegt Ishikawa.

“Dit is een al lang bestaand mysterie met betrekking tot het mechanisme waardoor de buitenste atmosfeer van de zon – de corona – een veel hogere temperatuur heeft dan het oppervlak van de zon. Ons werk laat zien dat de interactie tussen neutrino’s en fotonen energie vrijmaakt die de atmosfeer van de zon verwarmt en de zonnecorona.”

In toekomstig werk hoopt het duo verder te onderzoeken hoe neutrino’s en fotonen energie uitwisselen in extreme omgevingen.

Het onderzoek is gepubliceerd in Natuurkunde is geopend.