Откуда в ваших украшениях золото: ответ скрыт в невидимых космических колебаниях

Учёные сделали важный шаг в понимании процессов, происходящих при слиянии нейтронных звёзд. Новое исследование, опубликованное в Physical Review Letters, впервые подробно смоделировало трансформацию нейтрино — фундаментальных частиц, которые могут играть решающую роль в формировании хода событий космического столкновения.

Результаты оказались впечатляющими: если полностью исключить нейтринные преобразования из расчётов, производство тяжёлых элементов, включая золото и платину, уменьшается на порядок. Это открывает новое направление для астрофизики и ядерной физики, показывая, что судьба элементов таблицы Менделеева тесно связана с квантовыми свойствами "частиц-призраков".

Почему важны нейтрино

Нейтрино получили прозвище "частицы-призраки" из-за своей почти нулевой массы и крайне слабого взаимодействия с материей. Существует три их разновидности, или аромата: электронное, мюонное и тау-нейтрино.

Квантовые эффекты позволяют этим частицам "колебаться" между ароматами во время движения. В обычных условиях это не имеет большого значения, но в экстремальной среде слияния нейтронных звёзд такие переходы могут менять баланс нейтронов и протонов, а значит — определять состав выбрасываемого вещества.

Цитаты исследователей

"Предыдущие моделирования слияний двойных нейтронных звёзд не учитывали трансформацию аромата нейтрино", — пояснил И Цю из Университета штата Пенсильвания.

По его словам, причина в том, что процесс идёт в масштабе наносекунд и крайне сложен для анализа. Только в последние годы физики смогли уточнить теорию, которая выходит за рамки стандартной модели и объясняет, как такие преобразования возможны.

"Нейтрино электронного типа могут взять нейтрон, одну из трёх основных частей атома, и преобразовать его в две другие: протон и электрон. Но нейтрино мюонного типа не могут этого сделать", — отметил Дэвид Радис из Университета штата Пенсильвания.

Таким образом, количество доступных нейтронов напрямую зависит от аромата нейтрино, что влияет на образование тяжёлых металлов и редкоземельных элементов.