核心坍缩超新星中中微子输运建模的物理、数值与计算挑战

核心坍缩超新星由中微子驱动这一提议，在Colgate和White的开创性论文发表五十多年后仍是积极研究的课题。这一范式的现代版本由Wilson提出，主张超新星激波由中微子加热提供能量，通过源自原中子星表面或中微子球的中微子味与反中微子味的吸收来介导。中微子与原恒星核流体的弱相互作用（其理论仍在发展）依赖于味和能量。相关的中微子平均自由程跨越多个数量级，且相对于恒星核半径而言从不总是很小。因此，中微子从不总是像流体一样。相反，需要用分布函数对中微子进行动力学描述，这些分布函数决定了每种味的中微子和反中微子在位置、方向和能量的六维相空间中的数密度，或者改用这些中微子分布的角矩，从而在位置和能量的四维相空间子空间中给出中微子数密度。相应地，计算挑战是双重的：（i）将控制这些分布或矩演化的动力学方程映射到离散表示上，这些表示稳定、准确，且或许最重要的是遵从诸如轻子数与能量守恒以及中微子的费米-狄拉克性质等物理定律；（ii）为所得非线性代数方程开发高效的、感知超级计算机架构的求解方法。在本综述中，我们介绍了应对这一挑战的当前最新进展。