Частинки-привиди можуть збільшувати виробництво золота в космосі: що з'ясували фізики

Фізики вперше змоделювали, як частинки нейтрино змінюють свій тип під час злиття нейтронних зірок. Цей процес, який закінчується вибухом кілонової, призводить до створення таких важких хімічних елементів як золото і платина. Фізики з'ясували, що зміна типу нейтрино збільшує виробництво цих цінних металів під час r-процесу або процесу захоплення нейтронів. Дослідження опубліковано в журналі Physical Review Letters, пише ScienceAlert.

У Фокус. Технології з'явився свій Telegram-канал. Підписуйтесь, щоб не пропускати найсвіжіші та найзахопливіші новини зі світу науки!

Що таке нейтрино?

Нейтрино називають частинками-привидами через те, що вони погано взаємодіють з іншими частинками, а тому їх складно виявити. Але це найпоширеніша частинка у Всесвіті, яка не має заряду, тобто є нейтральною, і має дуже маленьку масу. Існують три типи нейтрино: електронне, мюонне і тау-нейтрино. Властивості цих частинок, а також їхня здатність переходити з одного типу в інший вказують на існування фізики за межами Стандартної моделі фізики елементарних частинок.

Що таке нейтронні зірки?

Нейтронні зірки виникають після смерті масивних звичайних зірок, коли ті вибухають надновою. Ці дуже щільні зірки складаються переважно з нейтронів. Ці частинки разом із протонами та електронами є компонентами атомів. Нейтронні зірки мають діаметр від 10 до 20 км, але їхня маса може бути в 2 рази більшою, ніж у Сонця. Звідси і неймовірна щільність об'єктів, які до того ж мають найсильніші магнітні поля у Всесвіті.

Коли відбувається злиття нейтронних зірок, то в кінцевому підсумку відбувається потужний вибух кілонової. Ця енергетична подія набагато сильніша, ніж наднова. Під час злиття нейтронних зірок відбувається r-процес або процес захоплення нейтронів. У результаті виникають, наприклад, такі важкі хімічні елементи, як золото, платина, уран і стронцій. Після вибуху кілонової ці елементи розсіюються космосом. Нагадуємо, що звичайні зірки у своїх ядрах можуть створити лише елементи, які не важчі за залізо.

Як нейтрино впливають на виробництво золота в космосі?

За словами вчених, попередні моделювання злиттів нейтронних зірок не враховували перехід нейтрино з одного типу в інший під час цього процесу. Частково це пов'язано з тим, що вчені мають ще мало інформації про механізм, який лежить в основі таких перетворень, що виходять за рамки Стандартної моделі фізики елементарних частинок.

Тепер же фізики виявили, що перетворення нейтрино впливають на матерію, що викидається після вибуху кілонова і на її склад. За словами вчених, у таких екстремальних умовах, як злиття нейтронних зірок зміна типів нейтрино може мати вирішальне значення для створення важких хімічних елементів.

У моделюванні фізики приділили особливу увагу перетворенню електронного нейтрино на мюонне, яке є найбільш значущим перетворенням в умовах злиття нейтронних зірок.

Автори дослідження кажуть, що електронні нейтрино можуть узяти нейтрон і перетворити його на протон і електрон. Але мюонні нейтрино не можуть цього зробити. Таким чином, перетворення нейтрино з одного типу в інший може змінити кількість доступних нейтронів, що безпосередньо впливає на утворення важких металів і рідкоземельних елементів.

Фізики з'ясували, що зміна нейтрино може збільшити виробництво важких хімічних елементів, як-от золото і платина, під час злиття ней тронних зірок, приблизно в 10 разів.

Але багато чого ще залишається невідомим. Наприклад, фізики не впевнені точно, як і коли відбуваються перетворення нейтрино під час злиття нейтронних зірок.

Як уже писав Фокус, для того, щоб розкрити секрети нейтрино в Китаї побудували спеціальний підземний детектор на глибині 700 метрів.

Також Фокус писав про те, що вперше за 1400 років до нас наближається нещодавно виявлена яскрава комета. У жовтні повз Землю пролетить нова довгоперіодична комета C/2025 R2 (SWAN). Її виявив астроном-аматор з України за допомогою зображень космічного апарату NASA. Існує ймовірність, що цю комету можна буде побачити неозброєним оком.