Прогнозируется, что нейтрино неожиданно вступят во взаимодействие с фотонами

Существует три типа нейтрино: спиновые, без электрического заряда и малые массы. Они не взаимодействуют с фотоном на классических уровнях.

Но новое исследование Университета Хоккайдо показало, что нейтрино могут взаимодействовать с фотонами способами, ранее не обнаруженными. Эти выводы важны для понимания квантово-механические взаимодействия некоторых из наиболее фундаментальных частиц материи.

Кэндзо Исикава, почетный профессор Университета Хоккайдо, сказал: «В нормальных «классических» условиях нейтрино не будут взаимодействовать с фотонами. Однако мы обнаружили, как можно заставить нейтрино и фотоны взаимодействовать в однородных магнитных полях чрезвычайно большого масштаба (до 103 км), обнаруженных в форме материи, известной как плазма, которая возникает вокруг звезд».

Поскольку плазма представляет собой ионизированный газ, все ее атомы имеют либо избыток, либо недостаток электронов, в результате чего образуются отрицательно или положительно заряженные ионы, в отличие от нейтральных атомов, которые могут существовать в нормальных земных условиях.

Взаимодействие, описанное исследователями, включает в себя теоретическое явление, называемое электрослабым эффектом Холла. Электромагнитное и слабое взаимодействия — фундаментальные силы природы — взаимодействуют с электричеством и магнетизмом, образуя электрослабое взаимодействие. Это умозрительная идея, которая, по прогнозам, будет работать только при столкновениях в ускорителях частиц или в условиях чрезвычайно высоких энергий раннего космоса.

Лагранжиан, математическое описание этого непредвиденного нейтрино-фотонного взаимодействия, был получен в результате исследований. Здесь описано все, что известно на данный момент об энергетических состояниях системы.

Исикава сказал, «Помимо вклада в наше понимание фундаментальной физики, наша работа может также помочь объяснить то, что называется загадкой нагрева солнечной короны».

«Это давняя загадка, касающаяся механизма, благодаря которому самая внешняя атмосфера Солнца — его корона — имеет гораздо более высокую температуру, чем поверхность Солнца. Наша работа показывает, что взаимодействие нейтрино и фотонов высвобождает энергию, которая нагревает солнечную корону».

«Теперь мы надеемся продолжить нашу работу в поисках более глубокого понимания, особенно в связи с передачей энергии между нейтрино и фотонами в этих экстремальных условиях».

Ссылка на журнал:

1. Кензо Исикава – Лучшее из Ютаки Тобиты. Топологическое взаимодействие нейтрино с фотоном в магнитном поле — электрослабый эффект Холла. Физика Открыть. 12 августа 2023 г. ДВА: 10.1016/j.physo.2023.100174