Впервые проведенное физиками компьютерное моделирование столкновений нейтронных звезд с учетом преобразования нейтрино показало, что этот процесс оказывает ключевое влияние на синтез тяжелых элементов, включая золото и платину.
Ранее моделирование подобных катаклизмов не учитывало смену видов нейтрино. Это было связано как со сложностью явления, которое происходит за доли секунды, так и с недостаточным пониманием лежащей в его основе физики, выходящей за рамки Стандартной модели.
Согласно результатам исследования, проведенного группой ученых под руководством Йи Цю из Пенсильванского университета, преобразование нейтрино, происходящее в наносекундном масштабе, оказывает существенное влияние на вещество, выбрасываемое при слиянии звезд, а также на структуру и состав образовавшегося компактного объекта. Наиболее важным в условиях такого катаклизма является превращение электронных нейтрино в мюонные. Поскольку электронные нейтрино способны превращать нейтроны в протоны и электроны, а мюонные нет, смена аромата напрямую определяет количество свободных нейтронов в системе. Именно от этого количества зависит протекание процесса быстрого захвата нейтронов, так называемого r-процесса, в ходе которого и образуются тяжелые элементы, такие как золото и уран.
Результаты моделирования демонстрируют, что если полностью исключить преобразование нейтрино из расчётов, то производство тяжелых элементов снижается на целый порядок, то есть в десять раз. Это открытие позволяет предположить, что учёт смены ароматов нейтрино может объяснить наблюдаемое во Вселенной обилие тяжёлых элементов.
Кроме того, согласно моделированию, данные преобразования способны увеличивать энергию гравитационных волн от слияния примерно на двадцать процентов. Ученые подчеркивают, что многие вопросы еще остаются открытыми, включая точные механизмы и время преобразований, однако их потенциально огромное влияние делает включение этих процессов в будущие модели абсолютно необходимым.