中微子：“幽靈粒子”畢竟可以與光相互作用

中微子，那些像幾乎什么都沒(méi)有一樣流過(guò)宇宙的棘手小粒子，終究可能與光相互作用。

根據(jù)新的計(jì)算，中微子和光子之間的相互作用可以在強(qiáng)大的磁場(chǎng)中發(fā)生，這些磁場(chǎng)可以在環(huán)繞恒星的等離子體中找到。

北海道大學(xué)物理學(xué)家石川賢三（Kenzo Ishikawa）和北海道理科大學(xué)物理學(xué)家Yutaka Tobita說(shuō)，這一發(fā)現(xiàn)可以幫助我們理解為什么太陽(yáng)的大氣層比表面要熱得多，當(dāng)然，還可以更詳細(xì)地研究神秘的幽靈粒子。

“我們的結(jié)果對(duì)于理解一些最基本的物質(zhì)粒子的量子力學(xué)相互作用非常重要，”石川 說(shuō).“它們還可能有助于揭示目前對(duì)太陽(yáng)和其他恒星中知之甚少的現(xiàn)象的細(xì)節(jié)。

中微子是在最豐富的顆粒中在宇宙中，僅次于光子。但他們大多保持自我。中微子是幾乎沒(méi)有質(zhì)量，并且?guī)缀醪慌c物質(zhì)相互作用。到 a中微子，宇宙就像虛無(wú)一樣——陰影或幽靈，它們很容易通過(guò)。數(shù)十億個(gè)中微子現(xiàn)在正在穿過(guò)你，就像微小的幽靈一樣。

但科學(xué)家認(rèn)為中微子可能很重要用于探測(cè)天體物理現(xiàn)象，并找出為什么宇宙是這樣的，并完善我們對(duì)粒子物理學(xué)的理解。弄清楚它們是否以及如何與宇宙相互作用，不僅可以揭示有關(guān)中微子的信息，還可以揭示有關(guān)粒子相互作用和量子宇宙的信息。

石川和托比田的工作是理論性的，使用數(shù)學(xué)分析來(lái)確定中微子可以與電磁量子 - 光子相互作用的環(huán)境。他們發(fā)現(xiàn)了高度磁化的等離子體 - 氣體帶正電或帶負(fù)電，由于電子的減法或加法 – 提供合適的環(huán)境。

“在正常的'經(jīng)典'條件下，中微子不會(huì)與光子相互作用，”石川 說(shuō).

“然而，我們已經(jīng)揭示了中微子和光子如何在超大規(guī)模均勻磁場(chǎng)中相互作用 - 大至10³km - 以被稱為等離子體的物質(zhì)形式發(fā)現(xiàn)，它發(fā)生在恒星周?chē)?/p>

此前，石川和戶田探討了可能性一種被稱為電弱霍爾效應(yīng)的理論現(xiàn)象可以促進(jìn)太陽(yáng)大氣中的中微子相互作用。這是在極端條件下，宇宙的兩個(gè)基本相互作用，電磁和弱力，有點(diǎn)煙熏合二為一。

研究人員發(fā)現(xiàn)，在電弱理論下，中微子可以與光子相互作用。如果恒星的大氣層能夠?yàn)殡娙趸魻栃?yīng)產(chǎn)生合適的環(huán)境，那么這些相互作用可能會(huì)在那里發(fā)生。

在他們的論文中，Ishikawa和Tobita計(jì)算了光子和中微子系統(tǒng)在這種相互作用過(guò)程中的能量狀態(tài)。

“除了有助于我們理解基礎(chǔ)物理學(xué)之外，我們的工作還可能有助于解釋所謂的太陽(yáng)日冕加熱難題。石川 說(shuō).

“這是一個(gè)長(zhǎng)期存在的謎團(tuán)，關(guān)于太陽(yáng)最外層大氣層 - 它的日冕 - 的溫度遠(yuǎn)高于太陽(yáng)表面的機(jī)制。我們的工作表明，中微子和光子之間的相互作用釋放了加熱太陽(yáng)日冕的能量。

在未來(lái)的工作中，兩人希望進(jìn)一步研究中微子和光子如何在極端環(huán)境中交換能量。

該研究已發(fā)表在物理公開(kāi)賽.

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