Supernova neutrino halo and the suppression of self-induced flavor conversion
从超新星(SN)核心流出的中微子偶尔会在包层中散射,产生一个小的“中微子晕”,其角度分布比直接来自核心的主通量要宽得多。Cherry等人(2012)最近指出,在吸积阶段,晕实际上在超过100公里的距离上主导中微子-中微子折射。然而,多角度物质效应(如果角度分布更宽,则会增加)似乎仍然抑制了在吸积阶段期间的自诱导风味转换。
2012-06-20 astro-ph.SR hep-ph
Three-dimensional core-collapse supernova models with phenomenological treatment of neutrino flavor conversions
本文通过三维超新星模拟对中微子味转换进行唯象处理,发现味转换显著提升电子反中微子平均能量,使爆炸能达~10^51 erg,并预测了中微子与引力波信号变化,强调需进一步研究量子动力学方程。
2025-03-04 astro-ph.HE astro-ph.SR hep-ph
Conversions of propagation eigenstates of supernova neutrinos by atomic electrons
由于原子电子的存在,恒星和地球中的电子数密度是不均匀的。原子尺度上的大的不均匀性倾向于形成在各自的恒星层的顶部,和O的1s电子局部产生弱电位高于高MSW共振。然后,超新星中微子经历了大量的非绝热跃迁。这种不均匀的电子势产生所有三个传播本征态的有限振幅,并且波包有效地分离。然后,三种口味之间的光谱差异显着减少传播后。
2021-09-24 astro-ph.HE astro-ph.SR hep-ph
Axial symmetry breaking in self-induced flavor conversion of supernova neutrino fluxes
中微子-中微子折射导致稠密中微子流中的自诱导味道转换。我们首次将中微子传播的方位角作为一个显式变量,并发现了一个新的通用多方位角(MAA)不稳定性,对于简单的光谱,发生在正常的中微子质量层次。物质抑制这种不稳定性的超新星需要更大的密度比传统的双峰的情况。新的不稳定性表明,集体风味振荡方程的解不需要继承的初始或边界条件的对称性。这种范式的变化需要重新考虑这一领域的许多成果。
2014-11-17 astro-ph.SR hep-ph
A few moments to diagnose fast flavor conversions of supernova neutrinos
从超新星发出的中微子可能会在核心上方几乎立即发生味道转换,这可能会对超新星动力学和核合成产生影响。然而,这种快速转换的精确条件可能很难计算,并且需要了解与味道相关的中微子通量的完整角分布,这在典型的超新星模拟中是不可用的。在本文中,我们表明,整体风味演变定性类似于所谓的“零模式”的增长,由背景物质和中微子密度决定,这可以可靠地预测,仅使用电子轻子数分布的第二角动量,即,$ν_e$和$\barν_e$通量的角分布的差异。我们建议,这种零模式,既不需要计算完整的格林函数,也不需要详细的知识的角分布,可能是有用的初步诊断可能的快速味转换超新星模拟与适度解决的角分布
2018-11-05 astro-ph.CO astro-ph.HE astro-ph.SR
Fast Pairwise Conversion of Supernova Neutrinos: A Dispersion-Relation Approach
通过前向散射的集体对转换$ν_e\barν_e\leftrightarrow ν_{x}\barν_{x}$,其中$x=μ$或$τ$,可能是超新星中微子输运的通用。根据中微子携带的电子轻子数的局部角强度,转换速率是“快”的,即,其为$\sqrt{2}G_{\rm{F}}(n_{ν_e}{-}\,n_{\barν_e})\ggΔm^2_{\rm atm}/2E$级。我们提出了一种新的方法来理解这些现象:一个色散关系的频率和波数$(Ω,\bf{K})$的平均场的$ν_eν_x$味相干的扰动。失控的解决方案出现在“分散间隙”,即,在不存在传播平面波的$Ω$和/或$\bf{K}$的“禁止”间隔中。我们强调,实际的解决方案还取决于初始和/或边界条件,需要进一步研究。
2017-01-11 astro-ph.SR hep-ph
Flavor Conversion Enhances or Suppresses Supernova Explodability Independent of the Progenitor Mass
Niels Bohr International Academy and DARK, Niels Bohr Institute, University of Copenhagen(哥本哈根大学尼尔斯·玻尔研究所)
通过球对称核心坍缩超新星模拟,研究味转换在不同质量前身星中通过改变加热/冷却区域来增强或抑制激波复活效率,发现味转换位置、前身星性质和核状态方程共同决定爆发命运。
2026-08-19 astro-ph.HE astro-ph.SR hep-ph
Supernova Neutrinos: flavour conversion mechanisms and new physics scenarios
本文综述了核坍缩超新星中微子的集体味振荡与共振转换机制,并探讨了利用超新星中微子探测实验室无法触及的新粒子物理特性的前沿进展。
2024-05-30 astro-ph.CO astro-ph.SR hep-ph
Explosive nucleosynthesis with fast neutrino-flavor conversion in core-collapse supernovae
快速中微子味转换(FFC)是核心坍缩超新星(CCSN)理论中可能改变游戏规则的成分。在本文中,我们研究的影响,包括FFC与非对称中微子发射到核合成计算参数的方式结合爆炸核合成的影响。我们发现,喷出物的组成是没有明显的影响,FFC比Co轻的元素,而组成的影响,FFC的较重的元素。我们还发现,FFC的作用取决于中微子发射的不对称程度($m_{\rm asy}$)和中微子味混合的程度。FFC对$m_{\rm asy}$的影响不是单调的,当$m_{\rm asy}$达到$\sim 10\%$时,喷出物成分的变化比无FFC时增大,而FFC对超大非对称中微子发射($\gtrsim 30 \%$)的核合成影响很小.我们的研究结果表明,FFC有利于在大多数情况下,富中子的喷出物的生产,虽然它使喷出物更富质子,如果反中微子的转换比中微子的转换更有力。这种趋势的关键因素是中微子吸收,其对核合成的影响可以通过简单的诊断来量化。
2022-12-18 astro-ph.HE astro-ph.SR
Self-induced flavor conversion of supernova neutrinos on small scales
超新星中微子的自诱导味转换是中微子-中微子色散的一个普遍特征。味空间中相应的逃逸模式可以自发地打破中微子通量的原始对称性,特别是可以自发地产生小尺度的功能,如最近的示意图研究所示。然而,不可避免的“多角度物质效应”将这些小尺度的不稳定性转移到物质和中微子密度的区域,这些区域在从SN出来的路上不会遇到。在最大尺度上均匀的传统模式最容易出现不稳定性,因此为自诱导风味转换的出现提供了最灵敏的测试。作为一个副产品,我们澄清了膨胀中微子气体的时间演化和静态SN中微子通量的径向演化之间的关系。我们的结果取决于几个简化的假设,特别是平稳的解决方案,没有一个“向后”中微子通量所造成的剩余散射,和全球球形对称的排放。
2016-01-18 astro-ph.HE astro-ph.SR hep-ph
Non-standard neutrino self-interactions in a supernova and fast flavor conversions
我们研究了从核塌缩超新星中流出的中微子的非标准自相互作用(NSSI)效应。我们表明,与NSSI,标准的线性稳定性分析产生线性以及指数增长的解决方案。对于一个两箱的频谱,我们分析表明,风味保存NSSI导致双极集体振荡的抑制。在相交四束模型中,我们证明了即使中微子束和反中微子束之间的夹角是钝角,味道违反NSSI也会导致快速振荡,这在标准模型中是不允许的。这导致了新的可能性快速振荡的双束系统与相反的中微子反中微子通量,即使在没有任何空间不均匀性。最后,我们解决了在四梁模型数值的完全非线性运动方程,并探讨了快速和缓慢的味道转换在长时间的行为,在存在NSSI的相互作用。
2018-02-01 astro-ph.HE astro-ph.SR hep-ph
No collective neutrino flavor conversions during the supernova accretion phase
在反弹后的吸积阶段,从核心坍缩超新星(SNe)发出的大中微子通量具有不同的味道层次,提供了最好的机会来检测中微子味道振荡的影响。我们执行一个专门的研究SN中微子的味道在吸积阶段的演变,使用最近的中微子辐射流体动力学模拟的结果。与仅存在中微子-中微子相互作用时的预期相反,我们发现与致密普通物质相关的多角度效应抑制了集体振荡。这与大质量铁核祖先的核塌缩SNe的吸积阶段的高物质密度有关。物质抑制意味着中微子振荡将在中微子输运区之外开始,因此对中微子加热和爆炸动力学的影响可以忽略不计。此外,在混合角$θ_{13}$不是很小的情况下,基于通常的SN地幔中的Mikheyev-Smirnov-Wolfenstein效应和地球物质效应,可能探测到来自吸积阶段的下一个银河SN中微子信号,可以揭示中微子质量等级。
2011-10-03 astro-ph.SR hep-ph
Sterile neutrino oscillations in core-collapse supernovae
我们已经进行了核心坍缩超新星模拟,允许电子中微子(或其反粒子)与右手无菌中微子之间的振荡。我们已经考虑了一系列的混合角和不育中微子的质量,包括那些符合不育中微子作为暗物质的候选者。我们研究这种振荡是否会影响超新星的核心反弹和冲击再加热。我们确定的最佳范围的混合角和质量,可以大大提高超新星爆炸有效地传输电子反中微子从核心后面的冲击,他们提供额外的加热,导致更大的爆炸动能。我们表明,这种效应可以导致恒星爆炸,否则就会崩溃。我们发现,一个有趣的周期性的中微子光度的发展,由于一个周期的中微子密度的耗尽转换为无菌中微子关闭转换,然后由一个补充的中微子密度作为中微子运输通过核心。
2014-10-17 astro-ph.HE astro-ph.SR
Role of Matter Inhomogeneity on Fast Flavor Conversion of Supernova Neutrinos
Institute of Physics, Academia Sinica(中央研究院物理研究所);Institute of Astronomy and Astrophysics, Academia Sinica(中央研究院天文及物理学研究所);National Center for Theoretical Sciences(国家理论科学中心);GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung(德国重离子研究中心)
该研究探讨空间变化物质势对超新星中微子快速味转换的影响,确定其临界变化率,发现物质不均匀性可稳定系统,为改进超新星模型提供了分析方法。
2026-08-25 astro-ph.CO astro-ph.HE astro-ph.SR
New Resonances of Supernova Neutrinos in Twisting Magnetic Fields
本文提出扭转磁场的几何相位可在超新星内部诱发Dirac中微子的新共振自旋转换,并指出地球端味组成可用于探测低至10^{-15} μ_B的中微子磁矩。
2024-02-17 astro-ph.HE astro-ph.SR hep-ex
Neutrinos and core-collapse supernovae
讨论了核心坍缩超新星中中微子味转换的最新进展,重点讨论了中微子-中微子相互作用的影响。后者已被证明会产生新的现象,大大改变中微子通量和超新星观测。特别是,我们之间的链接的频谱分裂和磁共振现象。此外,最近的研究表明,超新星中微子流存在轻子CP破坏效应。我们总结了这些发现。
2011-08-31 astro-ph.SR hep-ph
The physics of the optical light curve in supernovae
我们提出了一个新的公式,该公式模拟了超新星(SN)的衰减率,由不同波段的光变曲线给出。物理基础是将动能通量转化为辐射。该模型的两个主要组成部分是一个幂律依赖的半径-时间关系和密度随着距离中心点的增加而减少。新公式适用于SN 1993 J、SN 2005 cf、SN 1999 ac和SN 2001 el的不同波段。
2014-03-18 astro-ph.HE astro-ph.SR
Spurious instabilities in multiangle simulations of collective flavor conversion
来自核塌缩超新星的稠密中微子流可以经历由中微子-中微子折射引起的自诱导味转换。这些非线性效应的数值研究是具有挑战性的,因为代表中微子辐射场的离散能量和角度仓可以很容易地导致非物理的解决方案。特别地,如果角度仓的数量N_a太小,则风味转换开始得太深并且产生完全虚假的结果。同时,N_a=1(单角度近似)可以很好地代表N_a ->无穷大极限。基于线性化的稳定性分析,我们解释了一些令人困惑的离散角分布的影响。
2012-12-13 astro-ph.SR hep-ph
Effect of Collective Neutrino Oscillations on the Neutrino Mechanism of Core-Collapse Supernovae
在大质量恒星坍缩后的几秒钟内,新生的原中子星(PNS)会辐射出各种各样的中微子。在失速冲击波半径以下的电子型中微子的吸收可能会驱动爆炸(“中微子机制”)。由于加热速率与中微子能量的平方成正比,因此通过集体中微子振荡(CnuO)将μ中微子和τ中微子味转换为电子型中微子原则上可以增加加热速率并驱动爆炸。为了评估CnuO对激波复苏的潜在重要性,我们求解了PNS表面(r_nu)和激波(r_S)之间的球对称吸积的稳态边值问题,包括通过CnuO进行味道转换的方案。对于给定的r_nu、PNS质量(M)、吸积率(Mdot)和PNS中微子能量的假设值,我们计算了中微子的临界光度,超过这个临界光度,吸积是不可能的,爆炸是发生的。我们表明,CnuO可以降低临界光度的一个因素,最多~1.5,但只有当味转换是完全完成内r_S,如果没有物质的抑制。影响的大小取决于模型参数(M,Mdot和r_nu),通过冲击半径和物理尺度的味道转换。我们量化了这些依赖关系,发现CnuO可以降低临界光度只有小M和Mdot,和大的r_nu。然而,对于这些参数值,由于物质效应,CnuO被抑制。通过量化的重要性,CnuO和物质的抑制在临界中微子光度爆炸,我们表明与以前的研究一致,CnuO是不可能影响核心坍缩超新星的中微子机制显着。
2012-06-07 astro-ph.HE astro-ph.SR hep-ph
Impact of eV-mass sterile neutrinos on neutrino-driven supernova outflows
最近的提示,从反应堆异常的无菌中微子的动机,我们研究了积极的无菌转换在一个三味的情况下(2个活动+1无菌家庭)的三个不同的代表性时间在中微子冷却演化的原中子星出生在一个电子捕获超新星。在我们的“早期模型”(反弹后0.5 s)中,由Δ m^2=2.35 eV^2驱动的nu_e-nu_s MSW效应由普通物质主导,并导致一个完整的nu_e-nu_s交换,几乎没有或根本没有集体味振荡的痕迹。在我们的“中间”(2.9秒p.b.)和“后期型号”(6.5秒p.b.),中微子本身显著地改变了nu_e-nu_s物质效应,并且,特别是在晚期模型中,nu_nu折射强烈地降低了物质效应,在很大程度上抑制了整体nu_e-nu_s MSW转换。这一现象在以往对活跃-惰性超新星中微子振荡的研究中还没有报道。我们总是考虑由于中微子振荡对电子分数Y_e的反馈效应。在所有的例子中,Y_e都减少了,因此,无菌中微子的存在可能会影响超新星喷出物中重元素形成的条件,即使可能不会使所研究的电子捕获超新星流出物中的r过程成为可能。中微子-中微子折射的影响很强,但很复杂,这就留下了一种可能性,即通过更完整的处理,或者对于其他超新星模型,活跃-惰性中微子振荡可以产生适合r过程的条件。
2012-01-09 astro-ph.SR hep-ph
Flavor stability analysis of dense supernova neutrinos with flavor-dependent angular distributions
超新星中微子自感味转换是与恒星最深区中微子-中微子相互作用有关的,其数值模拟通常采用“灯泡模型”。在这种近似下,中微子被认为是由一个普通的中微子层半各向同性地发射出来的。在最近的参考文献\cite{Mirizzi:2011tu}中,我们通过引入SN中微子的味依赖角分布来消除这个假设,正如核塌缩模拟所建议的那样。我们已经发现,在这种情况下,一个新的多角度的不稳定性,在自诱导的风味转变可能会出现。在这项工作中,我们进行了广泛的研究这种效果,进行了线性化的风味稳定性分析不同的SN中微子能量通量和角分布,在正常和倒置的中微子质量层次。我们确认,光谱的不同nu物种交叉角空间(其中F_{ν_e} = F_{ν_x}和F_{\barν_e} = F_{\barν_x})提出了一个显着增强的味道不稳定性,和偏移的发病的味道转换在较小的半径相对于各向同性中微子发射的情况下。我们还说明了如何定性(有时是定量)的了解这些系统的动态如下从稳定性分析。
2012-10-05 astro-ph.SR hep-ph
The Effect of the Collisional Flavor Instability on Core-Collapse Supernova Models
本文基于Fornax代码的1D和2D核坍缩超新星模拟,发现单色近似会高估中微子碰撞味不稳定性增长率,实际非共振多群hCFI增长缓慢且对超新星动力学和中微子发射影响微弱。
2025-09-16 astro-ph.HE astro-ph.SR
Low-luminosity gamma-ray bursts as the sources of ultrahigh-energy cosmic ray nuclei
皮埃尔·俄歇合作组织最近的结果表明,超高能宇宙射线(UHECR)的成分随着能量的增加而逐渐变重。虽然伽马射线暴(GRB)是UHECR的有希望的来源,但由于其喷出的UHECR的核组成未知,因此它们是否能解释俄歇结果仍不清楚。在这项工作中,我们重新审视的可能性,低亮度伽玛暴(LL伽玛暴)作为源的UHECR核,并给出新的预测的基础上的intragjet核成分模型考虑祖依赖性。我们发现,射流中的核成分可以分为两组,根据硅核的质量分数,无硅和富硅。出于LL伽玛暴和相对论超新星之间的联系,我们还考虑了超新星喷出物的成分。然后,我们讨论了UHECR核在喷流底部和喷流内部激波中的存活性,并指出对于典型的LL暴,核更容易存活。最后,我们数值传播的UHECR核从LL伽玛暴喷射不同的组成模型,并比较所得的光谱和组成的俄歇数据。我们的研究结果表明,无论是富硅的祖先和超新星喷出物模型匹配俄歇数据很好,而无硅的祖先模型有更多的困难,在拟合光谱。我们认为,我们的模型与新报道的超高能对撞机和星暴星系之间的互相关是一致的,因为LL伽玛暴和超超新星都有望成为恒星形成活动的示踪物。LL GRB也被认为是PeV范围内IceCube中微子的主要来源,而UHECR的LL GRB起源可以通过不久的将来的多信使观测进行严格的测试。
2018-04-29 astro-ph.HE astro-ph.SR hep-ph