Частицы-призраки могут увеличивать производство золота в космосе: что выяснили физики

Физики впервые смоделировали, как частицы нейтрино меняют свой тип во время слияния нейтронных звезд. Этот процесс, который заканчивается взрывом килоновой, приводит к созданию таких тяжелых химических элементов как золото и платина. Физики выяснили, что изменение типа нейтрино увеличивает производство этих ценных металлов во время r-процесса или процесса захвата нейтронов. Исследование опубликовано в журнале Physical Review Letters, пишет ScienceAlert.

У Фокус. Технологии появился свой Telegram-канал. Подписывайтесь, чтобы не пропускать самые свежие и захватывающие новости из мира науки!

Что такое нейтрино?

Нейтрино называют частицами-призраками из-за того, что они плохо взаимодействуют с другими частицами, а потому их сложно обнаружить. Но это самая распространенная частица во Вселенной, которая не имеет заряда, то есть является нейтральной, и имеет очень маленькую массу. Существуют три типа нейтрино: электронное, мюонное и тау-нейтрино. Свойства этих частиц, а также их способность переходить из одного типа в другой указывают на существование физики за пределами Стандартной модели физики элементарных частиц.

Что такое нейтронные звезды?

Нейтронные звезды возникают после смерти массивных обычных звезд, когда те взрываются сверхновой. Эти очень плотные звезды состоят в основном из нейтронов. Это частицы вместе с протонами и электронами являются компонентами атомов. Нейтронные звезды имеют диаметр от 10 до 20 км, но их масса может быть в 2 раза больше, чем у Солнца. Отсюда и невероятная плотность объектов, которые к тому обладают сильнейшими магнитными полями во Вселенной.

Когда происходит слияние нейтронных звезд, то в конечном итоге происходит мощный взрыв килоновой. Это энергетическое событие намного сильнее, чем сверхновая. Во время слияния нейтронных звезд происходит r-процесс или процесс захвата нейтронов. В результате возникают, например, такие тяжелые химические элементы, как золото, платина, уран и стронций. После взрыва килоновой эти элементы рассеиваются по космосу. Напоминаем, что обычные звезды в своих ядрах могут создать только элементы, которые не тяжелее железа.

Как нейтрино влияют на производство золота в космосе?

По словам ученых, предыдущие моделирования слияний нейтронных звезд не учитывали переход нейтрино из одного типа в другой во время этого процесса. Отчасти это связано с тем, что ученые имеют еще мало информации о механизме, который лежит в основе таких превращений, которые выходят за рамки Стандартной модели физики элементарных частиц.

Теперь же физики обнаружили, что преобразование нейтрино влияют на материю, которой выбрасывается после взрыва килоновой и на ее состав. По словам ученых, в таких экстремальных условиях, как слияние нейтронных звезд изменение типов нейтрино может иметь решающее значение для создания тяжелых химических элементов.

В моделировании физики уделили особое внимание превращению электронного нейтрино в мюонное, которое является наиболее значимым преобразованием в условиях слияния нейтронных звезд.

Авторы исследования говорят, что электронные нейтрино могут взять нейтрон и превратить его в протон и электрон. Но мюонные нейтрино не могут этого сделать. Таким образом, преобразование нейтрино из одного типа в другой может изменить количество доступных нейтронов, что напрямую влияет на образование тяжелых металлов и редкоземельных элементов.

Физики выяснили, что изменение нейтрино может увеличить производство тяжелых химических элементов, таких как золото и платина, во время слияния ней тронных звезд, примерно в 10 раз.

Но многое еще остается неизвестным. Например, физики не уверены точно, как и когда происходят преобразования нейтрино при слиянии нейтронных звезд.

Как уже писал Фокус, для того, чтобы раскрыть секреты нейтрино в Китае построили специальный подземный детектор на глубине 700 метров.

Также Фокус писал о том, что впервые за 1400 лет к нам приближается недавно обнаруженная яркая комета. В октябре мимо Земли пролетит новая долгопериодическая комета C/2025 R2 (SWAN). Ее обнаружил астроном-любитель из Украины с помощью изображений космического аппарата NASA. Существует вероятность, что эту комету можно будет увидеть невооруженным глазом.