Sciencemag.cz
Doporučujeme
Výzkum vědců z Hokkaido University má vést k závěru, že neutrina mohou interagovat s fotony, alespoň za speciálních okolností.
„Naše výsledky jsou důležité pro pochopení kvantově mechanických interakcí některých nejzákladnějších částic hmoty,“ říká spoluautor studie Kenzo Ishikawa. „Mohou také pomoci odhalit podrobnosti v současnosti málo pochopených jevů probíhajících ve Slunci a dalších hvězdách.“
Studium neutrin je velmi obtížné, protože téměř vůbec neinteragují s jinými částicemi. Jsou elektricky neutrální a mají velmi malou klidovou hmotnost. Ve vesmíru se vyskytují velmi hojně, obrovské množství jich neustále proudí ze Slunce a prochází Zemí, a dokonce i námi samotnými, ovšem prakticky bez jakéhokoli účinku. Poznatky o neutrinech jsou důležité pro ověření a možná i zpřesnění našeho současného chápání částicové fyziky, jak je shrnuje Standardní model.
„Za normálních ‚klasických‘ podmínek neutrina s fotony neinteragují,“ vysvětluje K. Ishikawa. „My jsme však odhalili, jak mohou neutrina a fotony interagovat v homogenních magnetických polích extrémně velkých rozměrů – až v tisících km – které se vyskytují v plazmatu v okolí hvězd.“
Popsaná interakce zahrnuje elektroslabý Hallův jev. Jedná se o interakci elektřiny a magnetismu za extrémních podmínek, kdy se dvě základní interakce – elektromagnetická a slabá síla – spojují v elektroslabou sílu. Jedná se o teoretický koncept, který se měl uplatňovat pouze v podmínkách velmi vysokých energií v raném vesmíru nebo v rámci srážek v urychlovačích částic. Nejspíš je ale běžnější.
V rámci výzkumu byl odvozen i matematický popis neočekávané interakce neutrina a fotonu, tzv. lagrangián, popisující energetické stavy systému.
„Kromě toho, že naše práce přispěla k chápání základní fyziky, může také pomoci vysvětlit záhadu ohřevu sluneční koróny,“ říká Ishikawa. „Jedná se o dlouholetý problém týkající se mechanismu, díky němuž má nejvzdálenější atmosféra Slunce – koróna – mnohem vyšší teplotu než povrch hvězdy. Naše práce ukazuje, že interakce mezi neutriny a fotony uvolňuje energii, která sluneční korónu ohřívá.“
Kenzo Ishikawa et al, Topological interaction of neutrino with photon in a magnetic field—Electroweak Hall effect, Physics Open (2023). DOI: 10.1016/j.physo.2023.100174
Zdroj: Hokkaido University / Phys.org; přeloženo / zkráceno
