高分辨率超新星模型中的湍流模式与中微子味转变
太阳与恒星天体物理
2015-06-17 v2 高能天体物理现象
高能物理 - 唯象学
摘要
在核坍缩超新星 (SN) 的激波传播过程中，物质湍流可能会影响中微子味转换概率。此类效应通常通过在粗糙的球对称物质密度分布之上添加参数化的小尺度随机涨落（具有任意振幅）来进行研究。然而最近，二维 (2D) 超新星模型的空间分辨率已达到足以直接追踪各向异性密度分布的水平，其尺度可小于典型的中微子振荡长度。在此背景下，我们分析了高分辨率 2D 模拟中获得的大量超新星物质密度分布剖面的统计性质，重点关注一个适合研究激波对中微子传播影响（尺度小至 O(100) km 甚至更低）的反弹后时刻（2 s）。我们清晰地发现了断裂的 (Kolmogorov-Kraichnan) 幂律结构的印记，这与 2D 湍流谱中的普遍预期一致。随后，我们计算了超新星中微子沿湍流物质密度剖面代表性实现过程的味演化，并观察到中微子在穿过激波时其穿越概率没有或仅有适度的阻尼。为了检查 O(100) km 以下尺度上可能未解析的涨落的影响，我们还应用了一种基于模拟计算的功率谱锚定的随机化程序，并在 \pm 1 sigma 涨落范围内发现了一致的结果。这些结果表明，将超新星中微子的湍流效应锚定在真实、细粒度的超新星模型上至关重要。
引用
@article{arxiv.1310.7488,
title = {Turbulence patterns and neutrino flavor transitions in high-resolution supernova models},
author = {Enrico Borriello and Sovan Chakraborty and Hans-Thomas Janka and Eligio Lisi and Alessandro Mirizzi},
journal= {arXiv preprint arXiv:1310.7488},
year = {2015}
}
备注
19 pages, 8 figures (Major changes in the text, references added, analysis and figures improved, main results unchanged. To appear in JCAP.)