Почти неуловимые, они проходят сквозь обычное вещество, не оставляя следа, но при этом играют ключевую роль в гибели массивных звезд. Согласно новым расчетам американских ученых, в момент звездного коллапса нейтрино могут сталкиваться друг с другом, как в гигантском космическом ускорителе. Это открытие поможет понять, существуют ли у нейтрино так называемые «секретные» взаимодействия — за пределами Стандартной модели физики. Работа опубликована в журнале Physical Review Letters (PRL).
В процессе гибели звезды, значительно превосходящей Солнце по массе, нейтрино начинают активно уносить тепло из ее ядра. Это приводит к дальнейшему сжатию и ускорению электронов до околосветовых скоростей, что делает звезду нестабильной. В конечном итоге плотность становится настолько высокой, что даже нейтрино — обычно свободно пролетающие сквозь вещество — «запираются» внутри и начинают сталкиваться друг с другом.
Если нейтрино взаимодействуют только по законам Стандартной модели, то большинство из них будут электронного типа, и ядро останется относительно холодным — такое поведение ведет к образованию нейтронной звезды. Но если между нейтрино существуют «секретные» взаимодействия, меняющие их «вкус» (тип), все идет по другому сценарию: внутри формируется горячее ядро с равномерным распределением всех типов нейтрино, а конечным результатом может стать уже не нейтронная звезда, а черная дыра.
Проверить эту гипотезу помогут будущие эксперименты, такие как Deep Underground Neutrino Experiment (DUNE) в США, а также наблюдения за нейтрино и гравитационными волнами, исходящими от коллапсирующих звезд. Если ученым удастся зафиксировать такие сигналы, это может радикально расширить наши представления о природе элементарных частиц.