Вчені зафіксували аномальну поведінку нейтрино у надрах зірок, що суперечить законам фізики

Зірки, що колапсують, можуть стати своєрідними космічними лабораторіями для вивчення невідомих взаємодій нейтрино — одних із найзагадковіших частинок у Всесвіті. Нейтрино майже не мають маси й надзвичайно рідко вступають у взаємодію з іншою матерією, що ускладнює їхнє вивчення навіть у найсучасніших лабораторіях.

Дослідники з міжнародної мережі N3AS, зокрема з Каліфорнійського університету у Сан-Дієго, довели, що гігантські зірки у фінальних стадіях свого життя можуть природно створювати умови для спостереження цих рідкісних процесів. У момент колапсу нейтрино масово виносять енергію із зорі, що прискорює її стиснення й зрештою веде до вибуху наднової або утворення чорної діри.

Згідно з чинною моделлю, якщо нейтрино взаємодіють лише згідно зі стандартною моделлю фізики частинок, у ядрі зорі домінують електронні нейтрино, а фіналом стає утворення нейтронної зорі. Проте, якщо існують так звані “секретні” взаємодії, електронні нейтрино можуть перетворюватися на інші типи — мюонні й тау-нейтрино. Це змінює термодинаміку ядра, спричиняючи його перегрів, “плавлення” ядер і масову появу нейтронів, що може призвести до утворення чорної діри замість нейтронної зорі.

Автори підкреслюють: такі сценарії досі не підтверджені експериментально, однак майбутні дослідження, зокрема в межах проєкту DUNE (Deep Under­ground Neu­tri­no Exper­i­ment) та спостереження за нейтрино й гравітаційними хвилями від колапсуючих зір, можуть допомогти перевірити ці гіпотези. Це відкриває шлях до пошуку нової фізики за межами стандартної моделі та дає шанс краще зрозуміти еволюцію масивних зір.