Oczekuje się, że neutrina będą nieoczekiwanie oddziaływać z fotonami

Istnieją trzy rodzaje neutrin: neutrina spinowe, neutrina bez ładunku elektrycznego i neutrina o małej masie. Nie oddziałują z fotonem na klasycznym poziomie.

Jednak nowe badania na Uniwersytecie Hokkaido pokazują, że neutrina mogą oddziaływać z fotonami w sposób, jakiego nigdy wcześniej nie odkryto. Wyniki te są niezbędne do zrozumienia oddziaływań mechaniki kwantowej niektórych podstawowych cząstek materii.

Kenzo Ishikawa, emerytowany profesor Uniwersytetu Hokkaido, powiedział: „W normalnych, „klasycznych” warunkach neutrina nie oddziaływałyby z fotonami. Odkryliśmy jednak, w jaki sposób można indukować neutrina i fotony do interakcji w regularnych polach magnetycznych o bardzo dużej skali – do 103 kilometrów – które istnieją w postaci substancja znana jako plazma”, która dzieje się wokół gwiazd.

Ponieważ plazma jest zjonizowanym gazem, wszystkie jej atomy zawierają nadmiar lub niedobór elektronów, tworząc ujemnie lub dodatnio naładowane jony w przeciwieństwie do neutralnych atomów, które mogą istnieć w normalnych warunkach ziemskich.

Opisana przez badaczy interakcja wiąże się z teoretycznym zjawiskiem zwanym elektrosłabym efektem Halla. Siły elektromagnetyczne i słabe – podstawowe siły natury – oddziałują z elektrycznością i magnetyzmem, tworząc siłę elektrosłabą. To pomysł spekulacyjny, który ma działać jedynie podczas zderzeń w akceleratorach cząstek lub w warunkach niezwykle wysokoenergetycznych we wczesnym Wszechświecie.

Na podstawie badań uzyskano Lagranżian, matematyczny opis tej nieoczekiwanej interakcji pomiędzy neutrinem i fotonem. Opisano tutaj wszystko, co obecnie wiadomo na temat stanów energetycznych układu.

Ishikawa Powiedział, „Oprócz wkładu w zrozumienie podstawowych fizyki nasza praca może również pomóc w wyjaśnieniu tak zwanej zagadki ogrzewania koroną słoneczną”.

„To od dawna zagadka dotycząca mechanizmu, dzięki któremu zewnętrzna atmosfera Słońca – korona – ma znacznie wyższą temperaturę niż powierzchnia Słońca. Nasza praca pokazuje, że interakcja między neutrinami i fotonami uwalnia energię, która podgrzewa koronę słoneczną.

„Mamy teraz nadzieję kontynuować naszą pracę w poszukiwaniu głębszych spostrzeżeń, zwłaszcza dotyczących transferu energii między neutrinami i fotonami w tych ekstremalnych warunkach”.

Odniesienie do magazynu:

1. Kenzo Ishikawę i Yutakę Tobitę. Topologiczne oddziaływanie neutrina z fotonem w polu magnetycznym – elektrosłaby efekt Halla. Fizyka jest otwarta. 12 sierpnia 2023 r. Identyfikator cyfrowy: 10.1016/j.physo.2023.100174