宇宙中哪个物体对中微子最不透明?


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我有这个想法,我的第一个猜想是“高密度=大量吸收,所以我猜它是中子星”,但是关于这个Phys.se的问题有一个很好的答案,涵盖了为什么那是不正确的。

那么,什么物体会吸收穿过它的最高比例的中微子,或者至少是一个好的候选者?随意假设中微子的能量范围是一定的。排除黑洞是因为它们只是吸收了所有东西,而且没有那么有趣。


中微子通过引力和弱核力相互作用,因此,由于我们排除了引力,无论答案如何,它都会以某种方式涉及弱核。
布雷登·福克斯

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但是这个答案也有这个问题的答案-它是原中子星。
罗布·杰弗里斯

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@RobJeffries,我喜欢您在Physics.SE帖子中的最后评论:“ Neutrinos在正常情况下需要花费很短的时间才能停止。” 为了拉玛的利益,还值得强调的是,原中子星对中子的不透明性是短暂的:引用罗布的另一篇文章“中子星冷却时,中微子的能量就会降到MeV以下(即使一分钟后)。 ...然后可以安全地假设中微子的透明性。”
Chappo还没有忘记Monica,

值得注意的是,中微子的吸收是依赖于能量的,并且材料经常被“着色”,以吸收不同部分的不同能量的中微子。例如,IIRC,经常被给出的“轻铅年”数字仅适用于低能中微子-高能中微子(反常地)具有较低的穿透力。
马克·奥尔森

Answers:


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...那么,什么物体会吸收穿过它的最高比例的中微子,或者至少是一个好的候选者?随意假设中微子的能量范围是一定的。排除黑洞是因为它们只是吸收了所有东西,而且没有那么有趣。

中微子具有最小的质量,并且以接近光速的速度传播,这种性质以及它们的弱相互作用使它们能够穿过除最稠密的物体之外的所有物体。

您要求的答案不包括重力诱捕,也应该排除长的荒谬对象。这样就留下了合理大小(现有)的极端密度物体。

这个阶段的特征是,随着中微子简并能量转移到物质上,PNS的温度开始升高,PNS的包膜迅速收缩,然后进行一般的去硒化和冷却。数十秒后,温度降低,中微子的平均自由程大于恒星半径。PNS对中微子变得透明,并且“成熟的”中子星诞生了。

H.-Th.撰写的“ 超新星的中微子发射 ”(2017年2月28日)中解释了原始中子星的产生。扬卡 它在第4页上有一个简单的插图:

图2 αveM˙v),它会在数十秒内从致密而热的超核核心中扩散出来。(图取自Burrows,1990b)

v

第2页的文字:

” ... [有趣的信息大量] ... [最短的报价] ...随着离核和自由核子是可能中微子中性电流散射,人们认识到,电子中微子,,由电子俘获产生的可以只在恒星核心崩溃的开始自由地逸出(其在一个密度开始时大约为10克厘米但被截留为与向内携带的在下落的恒星等离子体当密度超过几倍10 g cmνe103113。这时内爆加速得如此之快,以致剩余的崩塌时间尺度变得比中微子的向外扩散时间尺度短,而随着散射密度的增加,散射越来越频繁,中微子的向外扩散时间尺度会增加。此后不久,通常在10 g cm,电子中微子与恒星等离子体平衡并填充其相空间以形成简并的费米气体。在剩余的坍塌过程中,直到核饱和密度(约2.7×10 g cm123143达到),并且由于核力的排斥部分而导致的核子物质的不可压缩性使得形成的中子星(中子星和捕获的中微子的熵和轻子数(电子加电子中微子)的形成)成为可能。 )保持基本恒定。由于电子俘获和的熵变直到俘获是适度的,所以很明显,恒星核的坍塌几乎是绝热地进行的(综述见Bethe,1990)。中子原星,即最终中子星的炽热,富集质量的,仍富含质子和轻子的前身物体,其超核密度和极端温度高达10 K(对应几个10 MeV)是νe11对各种(活性)中微子和反中微子高度不透明。中微子一旦在这种极端环境中生成,在到达中子原星“表面”附近的半透明之前,通常会被重新吸收,重新发射和散射,其特征是:在几个数量级上的密度。在中微子最终与该区域上方的恒星介质分离并逃逸之前,它们平均经历了数十亿次相互作用。新生中子星能够释放出高发光度的中微子的时间,直到其引力束缚能(等式1)被辐射出去,因此持续了几秒钟 (Burrows and Lattimer,1986; Burrows,1990a)。”。

在Yudai Suwa,Kumisuke Sumiyoshi,Ken'ichirōNakazato,Yasufumi Takahira,Yoshiuke Koshio,Masamitsu Mori和Roger A 的研究中(由超级“雄观测超新星中微子的光曲线:预期事件数超过10 s)(2019年8月22日) Wendell他们使用Nakazato等人的数据库研究了超级神冈在反弹后20 s之前可观察到的中微子性质。(2013)。它包含以下文本和随附的图形:

第4页:

“虽然中微子辐射流体动力学(RHD)模拟解释了休克复兴之前的中微子发射,但是PNS冷却模拟中的中微子光曲线对于休克复兴后的时间是合理的。基于这些考虑,的早期和晚期阶段由一个指数函数在任一假设休克复兴插值 = 100,200,或300毫秒后反弹。在图1中,显示由该方法得到的典型中微子光曲线“。trevive

第6页:

图1 1.13M⊙弹跳后中微子的光度(上)和平均能量(下图)随时间变化的函数,Z = 0.02,trevive = 300 ms。

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