Сверхновые нейтрино. Как они рождаются, как мы их ждем, и почему это интересно

    image

    Физика нейтрино стремительно развивается. Месяц назад было объявлено о регистрации нейтрино от вспышки гамма-излучения в активном ядре далекой галактики — ключевом событии в нейтринной астрофизике.
    В данной статье же мы поговорим о регистрации нейтрино от сверхновых. Один раз человечеству уже повезло их задетектировать.

    Расскажу немного о том, что собственно за звери такие «сверхновые», зачем они испускают нейтрино, почему эти частицы так важно зарегистрировать и, наконец, как это пытаются сделать с помощью обсерваторий на южном полюсе, на дне Средиземного моря и Байкала, под горами Кавказа и в Апеннинах.

    По ходу дела узнаем что такое «урка-процесс» — кто у кого что ворует и почему.

    После о-очень большого перерыва продолжаю цикл статей по нейтринной физике. В первой публикации мы говорили о том, как вообще придумали такую частицу и как ее зарегистрировали, во второй я рассказывал про удивительный феномен нейтринных осцилляций. Сегодня речь пойдет про частицы, которые прилетают к нам из-за пределов Солнечной системы.

    Коротко о сверхновых


    Звезды, которые мы видим на ночном небе, не пребывают в одном и том же состоянии вечно, как и все, окружающее нас на Земле. Они рождаются, долгое время стабильно светят, но в конце концов они уже не могут поддерживать прежнего горения и умирают. Вот как может выглядеть жизненный путь звезды на примере Солнца:


    (с) Википедия. Жизненный цикл Солнца

    Как можно видеть, в конце своей жизни Солнце стремительно увеличится с размерах вплоть орбиты Земли. Но финал будет достаточно мирным — оболочка будет сброшена и станет красивой планетарной туманностью. Ядро звезды при этом превратится в белый карлик — компактный и очень яркий объект.

    Но не все звезды заканчивают свой путь так же мирно, как и Солнце. При достаточно большой массе (>6-7 масс Солнца) может произойти взрыв чудовищной мощности, это и будет называться вспышкой сверхновой.

    Почему же взрыв?


    Топливом для звезд служит водород. В течение жизни звезды он превращается в гелий с выделением энергии. Именно отсюда берется основная энергия для свечения звезд. Со временем водород кончается, и уже гелий начинает превращаться дальше по таблице Менделеева в более тяжелые элементы. Такой процесс высвечивает больше энергии и верхний слои звезды начинают вспухать, звезда краснеет и сильно расширяется. Но превращение элементов не бесконечно, в стабильном режиме оно может дойти только до железа. Дальше процесс уже энергетически не выгоден. И вот, у нас есть огромная-огромная звезда с железным ядром, которое уже почти не светит, а значит и нет светового давления изнутри. Верхние слои начинают стремительно падать на ядро.

    И тут возможны два сценария. Вещество может тихо и мирно, без всякого вращения и колебаний упасть на ядро. Но вот вспомните, часто вам удается слить воду из ванны/раковины так, чтобы не образовалась воронка? Малейшее колебание и вещество закрутится, возникнут колебания, нестабильности…

    Технически супер-стабильный сценарий возможен, даже наблюдалось два кандидата. Звезда расширялась-расширялась и вдруг исчезла. Но интереснее же, когда звезда идет вразнос!


    Симуляция коллапса ядра тяжелой звезды.
    Много месяцев работы нескольких суперкомпьютеров позволили оценить, как именно будут возникать и развиваться нестабильности в ядре сжимающейся звезды.


    Уже упоминалось, что в ядрах звезд могут образовываться элементы только до железа. Откуда же тогда во Вселенной возникли остальные ядра атомов? Имеено в процессе взрыва сверхновой возникают чудовищные температуры и давления, которые делают возможным синтез тяжелых элементов. Честно говоря, тот факт, что все атомы, которые мы видим вокруг, когда-то горели в центре звезд до сих пор меня сильно шокирует. А уж то, что вся ядра тяжелее железа обязаны были родиться во вспышке сверхновой, так вообще за гранью осознания.

    image
    (С) Symmetry magazine

    Вообще говоря, может быть еще и другая причина взрыва. Вокруг общего центра вращается пара звезд, одна из которых белый карлик. Он потихоньку ворует вещество звезды-партнера и наращивает свою массу. Если он резко перетянет на себя много вещества, то неизбежно взорвется — просто не сможет удержать все вещество на поверхности. Такая вспышка получила названия сверхновой Ia и сыграла ключевую роль в определении расстояний во Вселенной. Но такие вспышки почти не дают нейтрино, поэтому в дальнейшим мы сконцентрируемся на взрывах массивных звезд.

    Урка-процесс или кто ворует энергию


    Пора переходить к нейтрино. Проблемы с созданием теории взрыва сверхновых была связана, как это часто бывает, с законом сохранения энергии. Баланс дебета/кредита упорно не сходился. Ядро звезды должно высветить просто огромное количество энергии, но вот каким способом? Если излучать обычный свет (фотоны), то они завязнут во внешних оболочках ядра. Из ядра Солнца фотоны выбираются на поверхность за десятки, а то и сотни миллионов лет. А в случае сверхновой давления и плотности на порядки выше.

    Решения нашли Георгий Гамов и Марио Шёнберг. Как-то будучи в Рио-де-Жанейро Гамов играл в рулетку. Наблюдая, как деньги превращаются в фишки, а потом без всякого сопротивления покидают владельца, ему пришло в голову, как можно применить такой же механизм к звездному коллапсу. Энергия должна перейти во что-то, что чрезвычайно слабо взаимодействует. Как вы уже могли догадаться, такой частицей является нейтрино.

    Казино, в котором пришло такое озарение носило название «Урка» (Casino-da-Urca). С легкой руки Гамова этот процесс стал именоваться Урка-процессом (Urca process). Как утверждал автор модели, исключительно в честь казино. Но есть стойкое подозрение, что одессит и знатный тролль шутник Гамов вложил в это понятие и другой смысл.

    Итак, нейтрино уворовывает львиную долю энергии у взрывающейся звезды. Только благодаря этим частицам сам взрыв становится возможным.

    Какие же нейтрино мы ждем? Звезда, как и привычное нам вещество, состоит из протонов, нейтронов и электронов. Чтобы соблюсти все законы сохранения: электрического заряда, количества материи/антиматерии, наиболее вероятно рождение именно электронного нейтрино.

    Почему нейтрино от сверхновых так важны?


    Практически всю историю астрономии люди изучали вселенную только при помощи приходящих электро-магнитных волн. Они несут очень много информации, но многое остается скрытым. Фотоны легко рассеиваются в межзвездной среде. Для разных длин волн межзвездная пыль и газ являются непрозрачными. В конце концов сами звезды для нас совершенно непрозрачны. Нейтрино же способно принести информацию из самого эпицентра событий, рассказав о процессах с бешеными температурами и давлениями — с теми условиями, которые мы вряд ли когда-нибудь получим в лаборатории.


    (с) Irene Tamborra. Нейтрино — идеальные переносчики информации во Вселенной.

    Мы достаточно мало знаем, как ведет себя вещество при таких запредельных режимах, какие достигаются в ядре взрывающейся звезды. Здесь сплетаются все разделы физики: гидродинамика, физика частиц, квантовая теория поля, теория гравитации. Любая информация «оттуда» сильно помогла бы в расширении наших знаний о мире.

    Только представьте, энергия, которую уносят нейтрино, в 100 (!) раз больше, чем та, которую уносят фотоны в оптическом (видимом) диапазоне. Было бы невероятно интересно получить такой объем информации. Нейтринное излучение настолько мощное, что эти почти невзаимодействующие частицы убили бы человека, случись ему находиться рядом со взрывом. Не сам взрыв, а исключительно нейтрино! Частица, пробег которой в свинце составит $10^{18}$ километров — в 10 миллионов раз больше радиуса орбиты Земли.

    Большим бонусом является то, что нейтрино должны прийти к нам даже раньше светового сигнала! Ведь фотонам нужно много времени, чтобы выйти из ядра звезды, нейтрино же беспрепятственно пройдут сквозь него. Опережение может достигать целых суток. Таким образом нейтринный сигнал будет являться триггером для перенаправления всех доступных телескопов. Мы будем точно знать куда и когда смотреть. А ведь самые первые моменты взрыва, когда яркость взлетает и падает по экспоненте — самые важные и интересные для науки.

    Как уже говорилось, взрыв сверхновой невозможен без вспышки нейтрино. Тяжелые химические элементы просто не могут образоваться без нее. А вот без вспышки света — вполне
    возможно. В таком случае нейтрино будет являться нашим единственным источником информации об этом уникальном процессе.

    Сверхновая 1987 года


    70е годы были отметились бурным ростом теорий великого объединения. Все четыре фундаментальные силы мечтали объединить единым описанием. У таких моделей было очень необычное следствие — привычный протон обязан был распадаться.

    Для поиска этого редкого события было построено несколько детекторов. Среди них сильно выделялась установка Камиоканде, расположенная в горах Японии.


    Википедия. Детектор Камиоканде.

    Огромный бак с водой произвел наиболее точные измерения для того времени, но… ничего не нашел. На те годы как раз приходился рассвет нейтринной физики. Было принято, как оказалось, очень дальновидное решение слегка усовершенствовать установку и переориентироваться на нейтрино. Установку усовершенствовали, несколько лет боролись с мешающими фоновыми процессами и в начале 1987 года начали получать хорошие данные.

    И тут, почти сразу после включения, 23 февраля:


    Сигнал от сверхновой SN1987a в детекторе Камиоканде II. По горизонтальной оси время в минутах.Источник.

    Чрезвычайно короткий и четкий сигнал. На следующий день астрономы рапортуют о вспышке сверхновой в Магеллановом облаке — спутнике нашей галактики. Это было первое событие, когда астрофизики смогли наблюдать развитие вспышки с самых ранних стадий. Максимума она достигла только в мае и затем начала медленно затухать.

    Камиоканде выдал как раз то, что ожидалось увидеть от сверхновой — электронные нейтрино. Но новый детектор, только начавший набирать данные… Подозрительно это. На счастье, он был не единственным нейтринным детектором на тот момент.

    В соляных шахтах Америки был размещен детектор IMB. По своей логике работы он был похож на Камиоканде. Огромный куб, заполненный водой и окруженный фотосенсорами. Быстро пролетающие частицы начинают светиться, и это излучение фиксируется огромными фотоумножителями.


    Детектор IMB в бывшей соляной шахте в США.

    Пару слов стоит сказать о физике космических лучей в СССР. Здесь сложилась очень сильная школа физики лучей сверхвысоких энергий. Вадим Кузьмин в своих работах первым показал чрезвычайную важность изучения частиц, прилетающих из космоса — в лаборатории мы вряд ли когда-нибудь получим такие энергии. Фактически его группой были заложены основы современной физики лучей сверхвысоких энергий и нейтринной астрофизики.

    Естественно, теорией такие исследования ограничиться не могли, и с начала 80х годов на Баксане (Кавказ) под горой Андырчи ведут набор данных сразу два эксперимента. Один из них ориентирован на изучение солнечных нейтрино. Он сыграл важную роль в решении проблемы солнечных нейтрино и открытии нейтринных осцилляций. Об этом я рассказывал в предыдущей статье. Второй же — нейтринный телескоп, был построен специально для регистрации нейтрино огромных энергий, прилетающих из космоса.

    Телескоп представляет из себя три слоя баков с керосином, к каждому прикреплен фотодетектор. Такая установка позволяла восстановить трек частицы.


    Один из слоев нейтринного телескопа в Баксанской нейтринной обсерватории

    Итак, три детектора увидели увидели нейтрино от сверхновой — уверенный и чрезвычайно удачный старт в нейтринную астрофизику!


    Нейтрино, зарегистрированные тремя детекторами: Супер-Камиоканде в горах Японии, IMB в США и в Баксанском ущелье на Кавказе. Источник

    А вот так с годами менялась планетарная туманность, образованная сброшенная при взрыве оболочкой звезды.


    (с) Irene Tamborra. Так выглядят остатки сверхновой 1987 года после взрыва.

    Разовая акция или...


    Вполне закономерен вопрос — а насколько часто нам будет так «везти». К сожалению, не очень. История наблюдений говорит, что предыдущая сверхновая в нашей галактике взорвалась в 1868 году, но ее не наблюдали. А последняя из обнаруженных аж в 1604 году.

    Но! Каждую секунду где-то во Вселенной происходит вспышка! Далеко, но зато часто. Такие взрывы создают диффузный фон, чем-то похожий на реликтовое излучение. Он приходит со всех сторон и примерно постоянный. Мы можем вполне успешно оценить интенсивность и энергии, на которых следует искать такие события.

    На картинке показаны потоки от всех известных нам источников нейтрино:


    Источник. Спектр нейтрино на Земле от всех возможных источников.

    Бордовая кривая повыше — это нейтрино от сверхновой 1987 года, а та, что пониже — это фот от ежесекундно взрывающихся во Вселенной звезд. Если мы будем достаточно чувствительны и сумеем отличить эти частицы от того, что приходит, например, от Солнца или от реакторов, то регистрация вполне возможна.

    Больше того, Супер-Камиоканде уже подобрался к необходимой чувствительности. Ему осталось улучшить ее на порядок. Как раз сейчас детектор открыт, проходит профилактику, после чего в него будет добавлено новое активное вещество, которое существенно улучшит его эффективность. Так что будем продолжать наблюдения и ждать.

    Как сейчас ищут нейтрино от сверхновых


    Для поиска событий от взрывов звезд могут использоваться два типа детекторов.

    Первый — это черенковский детектор. Понадобится большой объем прозрачного плотного вещества — вода или лед. Если частицы, рожденные нейтрино будут двигаться со скоростью, большей скорости света в среде, то мы будем видеть слабое свечение. Осталось только установить фотодетекторы. Из минусов такого способа — мы видим только достаточно быстрые частицы, все, что меньше определенной энергии, от нас ускользает.

    Так работали уже упоминавшиеся IMB и Камиоканде. Последний был усовершенствован до Супер-Камиоканде, став огромный 40 метровым цилиндром с 13 000 фотосенсоров. Сейчас детектор открыт после 10 летнего набора данных. В нем заделают течи, почистят от бактерий и добавят немного вещества, чувствительного к нейтронам и он снова вернется в строй.


    Супер-Камиоканде на профилактике. Больше масштабных фото и видео тут.

    Можно использовать этот же метод детектирования, но вместо искусственных аквариумов использовать природные водоемы. Например, чистейшие воды озера Байкал. Там сейчас разворачивается телескоп, который охватит два кубических километра воды. Это в 40 раз больше Супер-Камиоканде. Но детекторы там ставить не так удобно. Обычно используют гирлянду из шаров, в которые вставляют несколько фотосенсоров.


    Источник

    Очень похожий концепт реализуется в Средиземном море, тут построен и работает детектор Antares, планируется построение огромного KM3Net, который будет просматривать куб. километр морской воды.



    Все бы хорошо, но в морях плавает куча всякой живности. В результате приходится разрабатывать специальные нейросети, которые будут отличать нейтринные события от проплывающих рыбешек.

    Но не обязательно экспериментировать с водой! Антарктический лед достаточно прозрачен, детекторы в нем устанавливать проще, не было бы еще так холодно… На Южном полюсе функционирует детектор IceCube — в толще кубического километра льда впаяны гирлянды фотосенсоров, которые ищут следы нейтринных взаимодействий во льду.


    Иллюстрация события в детекторе IceCube.

    Теперь перейдем ко второму способу. Вместо воды можно использовать активное вещество — сцинтиллятор. Эти вещества сами светятся, когда через них проходит заряженная частица. Мы будем искать мюон или электрон, рожденные в нейтринных взаимодействиях. Если набрать большую ванну такое вещества, то получится очень чувствительная установка.

    Например, в детекторе Borexino в Апеннинах (Италия) используется чуть меньше 300 тонн активного вещества.


    Borexino.

    Китайский DayaBay использует 160 тонн сцинтиллятора.


    DayaBay.

    Но рекордсменом готовится стать тоже китайский эксперимент JUNO, который вместит в себя аж 20 000 тонн жидкого сцинтиллятора.

    Как можно заметить, сейчас работает огромное число экспериментов, готовых к регистрации нейтрино от сверхновой. Я перечислил лишь некоторые из них, чтобы не закидывать вас шквалом похожих фотографий и схем.

    Стоит отметить, что ожидание сверхновой, это не основная цель для всех из них. Например KamLand и Borexino построили великолепную карту источников антинейтрино на Земле — в основном это реакторы и радиоактивные изотопы в недрах; IceCube постоянно наблюдает за нейтрино сверхвысоких энергий из космоса; СуперКамиоканде изучает нейтрино от Солнца, из атмосферы и от соседнего ускорителя J-PARC.

    Чтобы как-то объединить эти эксперименты была разработана даже система триггеров и оповещений. Если один из детекторов видит что-то, похожее на событие от сверхновой, тут же приходит сигнал на другие установки. Также незамедлительно оповещаются гравитационные телескопы и оптические обсерватории, которые переориентируют свои инструменты в сторону подозрительного источника. Даже астрономы любители могут подписаться на оповещения и, если повезет, они смогут внести свой вклад в эти исследования.

    Но, как рассказывают коллеги с Borexino, часто сигнал от сверхновой бывает вызван уборщицей, оказавшейся среди кабелей…

    Что же мы ожидаем увидеть, если нам немножко повезет? Количество событий сильно зависит от объема детектора и колеблется от неуверенных 100 до шквала в миллион событий. Что уж говорить об экспериментах следующего поколения: Гипер-Камиоканде, JUNO, DUNE — они станут в разы более чувствительными.


    Что бы мы увидели сейчас в случае взрыва сверхновой в нашей галактике.

    Уже завтра в галактике вполне может вспыхнуть сверхновая звезда и мы будем готовы принять послание из самого эпицентра чудовищного взрыва. А также скоординировать и направить доступные оптические телескопы и детекторы гравитационных волн.

    P.S. Отдельное спасибо хочется сказать ЦЕРНач'у, выдавшему моральный пинок для написания статьи. Очень советую подписаться, если интересны новости/фото/мемы из мира физики частиц.
    Поделиться публикацией
    Ой, у вас баннер убежал!

    Ну. И что?
    Реклама
    Комментарии 31
      +1
      По поводу Баксана — то, что на фото — это установка «Ковер», она имеет отношение и к наблюдениям нейтрино, но как основной инструмент в Андырчи стоит галлий-германиевый нейтринный телескоп. Который, имхо, по сложности, превосходит черенковские/сцинтилляционные детекторы (последние по сути большой бак с ФЭУ).
        0
        Стоит. Но в контексте нейтрино от сверхновых имеет смысл говорить именно о нейтринном телескопе.
        А галлий-германиевый был заслуженно упомянут в статье по осцилляциям. Тут вопрос не сложности, а тематики. Так-то радиохимические методы, конечно, сложны.
        +1
        Так жалел, что когда LIGO и ко увидели слияние нейтронных звезд, нейтрино до нас не долетели, было бы идеально… Но и недавнее наблюдение тоже отлично.
        А нейтринные детекторы всегда выглядят самыми футуристичными инструментами.

        Вопрос по теме: есть ли какие-то физические ограничения на размер? Условно, больше какого размера не имеет смысла строить, так как чувствительность расти не будет. Или все упирается в стоимость?
          +2
          Тут Луну хотят использовать в качестве детектора, а вы о размерах:)
          phys.org/news/2016-01-moonthe-ultra-high-energy-neutrinos.html

          Единого ответа нет. Больше вещества --> больше событий, больше шансов, что рожденный мюон/электрон остановится в детекторе и будет шанс измерить точно энергию.
          Но в тоже время сильнее ослабление сигнала к краям, значит нужно больше фотодетекторов в середину.
          IceCube, например, ставит в приоритет разместить больше гирлянд, чем увеличивать размеры. Это поднимет точность.
            0
            А как поступают с оптимизацией диаграммы направленности? Условно, с одной стороны детектора Земля, а с другой — воздух (почти). Т.е. для равномерно распределенной гирлянды чувстительность в одном направлении чуть лучше, чем в другом. Есть ли смысл оптимизировать плотность распределения гирлянды с учетом плотности окружающей детектор материи?
              +1
              Есть два типа событий. Взаимодействие нейтрино внутри детектора, когда частица рождена тоже естественно внутри.Тогда особой разницы нет откуда нейтрино — сверху или снизу. Если только сверху не было замечено ливня частиц из атмосферы. События распределены равномерно, соответственно и ФЭУ по гирлянде равномерно.
              Если нейтрино взаимодействует снаружи и мюон родился вне детектора, то смотрят только события снизу, из Земли, ибо сверху много фона. У таких событий большие энергии, они оставляют достаточно длинные треки, установка большего числа ФЭУ снизу не особо изменит картину.
              Сейчас стараются поставить побольше гирлянд в центре и ФЭУ на них повесить почаще, чтобы улучшить чувствительность к низкоэнергетичным нейтрино, которые взаимодействуют внутри детектора. Снизить порог регистрации.
            0
            со слиянием нейтронных звезд, боюсь, все плохо будет.
            Там процесс нейтронизации — а именно он дает нейтрино, уже прошел. Ну то есть от сверхновой рождается куча нейтрино именно в момент превращения ядра в нейтронную звезду.
              0
              Хмм, я так понимаю, там другие механизмы возникновения нейтрино предполагаются. По крайней, так пишут сами ученые. Например тут:
              In particular, the observation of high-energy neutrinos would reveal the hadronic content and dissipation mechanism in relativistic outflows

              И далее в конце приводят подробно разные механизмы возникновения, например:

              Considering this off-axis scenario, we examined the expected high-energy neutrino emission from a typical GRB observed at different viewing angles. The most promising neutrino production mechanism from GRBs is related to the extended gamma emission, due to its relatively low Lorentz factor resulting in high meson production efficiency.
                0
                да, действительно, через гамма-вспышку там будут нейтрино. Но это все же направленное событие.
                А мы начинали с обсуждения взрыва, когда во все стороны огромный поток разлетается. Вот этого, к сожалению, не будет.
                  0
                  Ну кора у нейтронных звезд не из нейтронов состоит, так что там еще есть чему нейтронизироваться, но все равно при столкновении от нее будут отлетать куски нейтронной материи, которая будет подвергаться обычному бета минус распаду и тем самым так рождаются тяжелые хим. элементы.
            0

            Очень интересно, спасибо. Хабр, который мы скоро потеряем.
            Понятно, почему в основном используется вода, но почему керосин? У него есть какие-то плюсы в плане наблюдения нейтрино?

              +2
              Вода используется в черенковских детекторах, керосин — в сцинтилляционных, в нем растворены сцинтиллирующие и спектросмещающие добавки. Там вообще целая история с выбором растворителя для Баксана — подбирали, чтоб был дешевый и не сильно портил параметры детектора.
              0
              Спасибо за интересный рассказ! С удовольствием ознакомился.
              Интересен один момент, про раковину и водоворот.
              Мне видится некоторая натяжка, что ли… про завихрения и т.д.
              Мне представлялось, что если более холодная оболочка внезапно обрушивается на раскаленное ядро, происходит нечто подобное выплескивании воды на раскаленную сковородку. Вот там и бурное выделение энергии и реакции и все такое.
              Поправьте кто, если есть свое мнение.
              Спасибо!

                +1
                Выплескивание воды на сковородку — это изначально дико нестабильный процесс.
                Горение же звезды — плюс-минус стабильно. Оболочка давит на ядро, ядро ярко светит — все находится в равновесии. Как только пропадает давление ядра, оболочка начинает равномерно валиться на ядро. И, по идее, может равномерно в него упасть.
                Но этот процесс очень неустойчив, малейшее отклонение приводит к разрастающимся колебаниям. Почему я упомянул раковину?
                Если взять таз, сделать в середине дырку и лить с краев воду.

                Вы получите абсолютно такую же нестабильность, которая вызывает взрыв сверхновой. Уравнения описывающие звуковые волны в коллапсирующей звезде точно такие же, какие будут описывать волны на поверхности вашего таза.
                Подробное описание «взрыва сверхновой в чашке с водой»
                  0
                  Дык я имел ввиду «явление сковородки» появляется тогда когда происходит взрыв. А горение под давлением это другое.
                    0
                    Слишком упрощенная у вас аналогия, и не совсем верно отражают суть процесса. Я например сверхновую II типа представляю как не опытного каратиста, который пытается сломать кирпич либо доску, но не прилагает достаточного количества энергии что бы преодолеть сопротивление материала, а та энергия, которую он приложил возвращается ему назад в виде сломанной, или вывихнутой руки. Только роль сопротивления вещества в случае реальной СНЗ играет кулоновский барьер, вещество из верхних слоев звезды. которое не смогло его преодолеть отскакивает и тем самым порождают второй важнейший эффект СНЗ 2типа — имплозию и это приводит к тому, что оставшееся внутри вещество подвергается еще большему сжатию вплоть до практически полной его нейтронизации(но не будем забывать, что даже нейтронные звезды никогда не являются полностью нейтронными). И тут я не врубаюсь, где вы увидели имплозию на сковородке с водой, или в тазике с дыркой:).
                    Но теперь, если чисто теоретически представить равномерный обвал звезды без какого либо сопротивления, то даже тогда мы не сможем избежать взрывного сценария, потому как все электрически заряженные частицы из которых состоит звезда будут двигаться по геодезическим в одну точку — центр массы и вопрос их взаимного трения и быстрого выделения энергии в виде тепла и света стает лишь вопросом времени.
                      0
                      А я вот не соглашусь с аналогией с каратистом. Потому что есть модели и наблюдения (пока не очень достоверные, но все же), что каратист таким способом таки может продавить доску/кирпич. Усилия те же — результат принципиально другой.
                      Оболочка в любом случае будет сброшена, вопрос в том взорвется ядро или нет. Почти всю «лишнюю» энергию из ядра унесут нейтрино — в аналогии с тазиком у нас есть дырка посередине, куда утекает энергия. Вопрос в том насколько стабильно коллапсирует ядро (вода стекает к середине тазика). И вот тут оказывается, что нестабильности в ядре описываются очень похоже на нестабильности волн в мелком тазике — просто на уровне математики.
                      Вода в тазике, естественно, не взорвется, но она чрезвычайно точно имитирует процесс раскачки нестабильности, которая и приводит к взрыву.
                  0
                  А вот меня всегда интересовало, почему не пытаются делать резонансные детекторы нейтрино: разгоняем пучек электронов так, чтобы налетающие антинейтрино в сумме давали инвариантную массу 80 GeV и детектируем осколки W-бозона. Я чего-то не понимаю и там есть какие-то принципиальные трудности? Казалось бы, как минимум для высокоэнергетических нейтрино энергия электронов нужна не особо большая.
                    +2
                    Для высокоэнергетичных (> 6PeV) тут и ускорителя не надо. IceCube, Antares и Байкал видят этот резонанс и так.
                    В SuperK ~10^34 ядер и ~10^35 электронов. Ускорители будут выдавать что-то на уровне 10^5 электронов в секунду. Сечение в резонансе вырастет не более, чем на 10 порядков.
                    Итого, ускоритель будет проигрывать в статистике — там будет меньше событий. Я уж не говорю, что угол обзора пропадет.
                    +1
                    Частица, которая гарантированно остановится пролетев километров в свинце — в 10 миллионов раз больше радиуса орбиты Земли

                    Я понимаю, науч-поп науч-попом, но, наверно, не стоит забывать о базовых понятиях, вот это ваше «гарантированно» совсем странно смотрится. Экспонента до нуля никогда не падает, а всякий процесс, вероятность которого постоянна относительно некоторой переменной (например, во времени), теряет интенсивность как exp(-t) (в случае времени): вы еще напишите, что радиоактивное вещество полностью распадется за два периода полураспада.
                    Статья любопытная, написана живо, но некоторые недочеты портят впечатление. Кроме этого, еще меня смущает абзац:
                    Теперь перейдем ко второму способу. Вместо воды можно использовать активное вещество — сцинтиллятор. Эти вещества сами светятся, когда через них проходит заряженная частица. Если набрать большую ванну такое вещества, то получится очень чувствительная установка.

                    Все бы ничего, звучит складно, только нейтрино электрически нейтральны, а абзац построен в контексте так, что как будто вот напрямую их как заряженные и будут детектировать.
                    В целом, повторюсь, интересно, но такие фактические нестыковки портят впечатления от собственно стиля изложения, заставляют усомниться в адекватности изложения текста в целом, на них стоит обращать внимание.
                      +1
                      Спасибо за отзыв и конструктив!
                      Балансирование между «науч» и «поп» неизбежно приводит к таким последствиям.
                      В свою защиту могу сказать, что хотелось передать неподготовленному читателю масштаб картины. Если бы я указал сечение или пробег, не уверен, что большинство даже с техническим образованием сразу бы поняли. Но в общем, справедливо, исправил на пробег.
                      По поводу второго — тоже добавил уточнение, но мне казалось, что к этому моменту статьи это должно быть уже понятно.
                      0
                      А можно ссылку на статью про регистрацию нейтрино от GRB? Какая-то слишком глобальная новость, которая сходу не гуглится.

                      P.S. Borexino находится не в Альпах, а в Апеннинах (в LNGS — Laboratori Nazionali del Gran Sasso).
                        0
                        Научпоп тут
                        Статья тут

                        Да, спасибо. Почему-то меня переклинило, что Grand Sasso --> Италия --> Альпы
                          0
                          Так в статье речь идёт не о гамма-всплеске, а о блазаре 0506+056, где Fermi увидел вспышку.
                            0
                            да, спасибо, поправил.
                            Почему-то думал про AGN, а писал все время про GRB. Был неправ.
                        –4
                        Что думают учёные о причине осцилляций — она сугубо внутренняя или совершается под влиянием внешней среды? Если есть строгая периодичность осцилляций, то это, по-моему, указывает на их внутреннюю причину. С другой стороны, рождаются внутри Солнца только электронные нейтрино, а при выходе «на свободу» начинаются их превращения, «растроения», и электронных остаётся только треть (если я правильно понял). Может, на них так влияет преодоление гравитационной ямы, нечто вроде гравитационного покраснения фотонов?
                          0
                          А как вообще при таком огромном объёме отфильтровывают фон? Да хотя бы даже загрязнения радиоактивным в-вами?
                            0
                            Космические частицы имеют энергию на много порядков больше фона. Очистка элементов детектора от радиоактивных примесей — в Баксане, например. лаборатории забетонированы низкофоновым цементом, а для сверхчувствительных черенковских детекторов используют в ФЭУ безкалиевое стекло (чтоб избавиться от фона создаваемого калием-40). Можно еще делать селекцию частиц по форме импульса светового на сцинтилляторе, или по характеру формирования ливня в детекторе, фильтровать по направлению.
                              0
                              очень накладно…
                              0
                              Огромные объемы часто заточены под большие энергии и нейтрино извне Солнечной системы. IceCube, Antares — они регистрируют частицы в 10 000 и более раз более энергетичные чем то, что могут дать радиоактивные ядра.
                              То, что работает с нейтрино от Солнца, атмосферы или из недр Земли — там чистые лаборатории, чистые материалы для детекторов и электроники и тд. Зачастую они перед применением на установке «отлеживаются» в подземных лабах, чтобы почти все, что могло, распалось, а нового ничего сквозь землю не прилетело.
                                0
                                Cпасибо!
                                теперь понятней

                            Только полноправные пользователи могут оставлять комментарии. Войдите, пожалуйста.

                            Самое читаемое