作者:英格丽德·法德利
（同organic）有机 SN1987a艺术插画
信用:NRAO/AUI/国家自然科学基金，乙
萨克斯顿
一颗超新星，白矮星或大质量恒星的爆炸，可以产生数十亿颗正常恒星的光
这种短暂的天文现象可能发生在恒星达到其最终进化阶段后的任何时候
超新星被认为与极端的物理条件有关，比宇宙中任何其他已知的天体物理现象(不包括大爆炸)中观察到的都要极端得多
在涉及大质量恒星的超新星中，恒星的核心会坍缩成中子星，而其余部分会在爆炸中被排出
在这些剧烈的恒星爆炸中，新生中子星的温度可以达到6000亿度以上，密度可以比原子核高10倍
这种超新星产生的热中子星是中微子的重要来源，因此可能是粒子物理研究的理想模型
几十年来，天文学家和天体物理学家一直试图为超新星的出现做准备，设计理论和计算模型来帮助当前对这一迷人的宇宙事件的理解
这些模型有助于分析和更好地理解使用最先进的探测器和其他仪器收集的新数据，特别是那些用来测量中微子和引力波的仪器
早在1987年，研究人员第一次，也是迄今为止唯一一次，使用中微子探测器观测到超新星产生的中微子
这些中微子在大约10秒钟的时间内到达地球，因此，他们的观测提供了超新星遗迹冷却速度的测量
几十年来，这一测量被视为外来粒子冷却超新星遗迹速度的极限
自1987年首次引入以来，这个被称为“超新星冷却约束”的参考点被广泛用于研究标准模型的扩展，标准模型是描述宇宙基本力的粒子物理学的基本理论
信用:Bollig等
德国马克斯·普朗克天体物理研究所和斯坦福大学的研究人员最近开展了一项研究，调查超新星作为平台揭示标准模型之外的新物理的潜力
他们发表在《物理评论快报》上的论文专门探讨了μ子在冷却超新星遗迹中的作用，μ子是一种类似电子但质量大得多的粒子
“虽然‘超新星冷却约束’的概念已经存在了几十年，但直到最近，科学界才开始认识到μ子在超新星中的作用，因此，关于主要与μ子结合的新粒子如何影响冷却的研究很少，”开展这项研究的研究人员之一威廉·德洛克告诉《物理》杂志
（同organic）有机
“我们意识到，通过运行超新星中μ子的尖端模拟，我们可以在这些奇异的耦合上设置冷却边界，这就是这个项目的诞生
" 《物理评论快报》最近刊登的这项研究是两组研究人员合作的结果，一组在马克斯·普朗克研究所，另一组在斯坦福大学
由罗伯特·博林和汉斯-托马斯·詹卡组成的马克斯·普朗克研究所的团队进行了一系列超新星模拟，其中包括μ子效应，同时还结合了一些关于超新星物理学的最新发现
这些模拟导致了包括μ子在内的现有最大超新星轮廓库的创建，该库现已公开，全世界所有天体物理学研究人员都可以访问
随后，德·罗科和斯坦福大学团队的其他成员使用这个库来计算类轴子粒子的生产率，试图确定它们在参数空间中的生产将违反1987年描述的冷却约束
“超新星复杂过程的越来越详细的模型仍然允许我们使用与超新星1987A有关的33年的中微子测量来了解粒子现象的新方面，这在实验室实验中很难探索，”Janka告诉Phys
（同organic）有机
“威廉和彼得通过电子邮件联系了我的博士后罗伯特和我，把他们的新想法告诉了我，所以在新冠肺炎封锁期间，我们通过电子邮件和视频会议的方式联手进行了这个研究项目
" 德罗科、詹卡和他们的同事证明了超新星可能是寻找新μ子物理的强有力的实验室模型，这一点直到现在才被充分认识到
他们的工作已经激发了其他研究团队通过研究超新星中的μ子来寻找标准模型之外的奇异物理
因此，在未来，这篇论文可以为关于宇宙中的粒子和宇宙现象的新发现铺平道路
“我认为超新星仍能为我们提供大量关于标准模型可能扩展的信息，”德洛克说
“到目前为止，我们只看到了一颗银河系超新星的中微子，但是超新星在我们银河系中爆炸的速度估计大约是每个世纪两次，所以我们很有可能在未来几十年内看到另一颗超新星
凭借我们自1987年以来建造的非常先进的探测器，我们将从下一颗银河系超新星的观测中获得大量令人兴奋的推测信息
也许正是在超新星中微子中，我们将进行我们第一次超越标准模型物理的观测！"
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