[论文解读] Charge Conjugation Violating Interactions in Supernovae and Nucleosynthesis

C. J. Horowitz, Gang Li|arXiv (Cornell University)|Apr 13, 1999

Gamma-ray bursts and supernovae被引用 3

一句话总结

本文研究了核心坍缩超新星中电荷共轭（C）对称性破缺的相互作用，表明这些项——源于标准模型——可增强电子中微子-核子捕获截面，同时抑制r-过程，从而改变核合成产物。其主要贡献在于识别出C对称性破缺可能是影响超新星中富中子元素生成的潜在机制。

ABSTRACT

Core collapse supernovae are dominated by energy transport from weakly interacting neutrinos. This offers a unique opportunity for large parity and or charge conjugation violation. One charge conjugation violating term in the standard model is of order the neutrino energy over the nucleon mass and increases the $\ u_e-n$ capture cross section while decreasing that for significantly hinder r-process nucleosynthesis.

研究动机与目标

• 研究核心坍缩超新星期间电荷共轭对称性破缺在中微子-核子相互作用中的作用。
• 评估标准模型中C对称性破缺项对中微子在核子上捕获截面的影响。
• 评估此类相互作用对r-过程及超新星中富中子核合成的影响。
• 确定C对称性破缺是否可能改变超新星中产生的重元素的产出量。

提出的方法

• 在标准模型背景下分析中微子-核子散射的有效哈密顿量，重点关注C对称性破缺项。
• 评估C对称性破缺相互作用的能量依赖性，其标度为中微子能量除以核子质量。
• 计算由于C对称性破缺贡献导致的u_e-n捕获截面的修正。
• 评估u_e-n捕获增强对r-过程中可用于反应的自由中子可用性的影。
• 将C对称性破缺条件下r-过程的抑制与标准r-过程模型进行比较。
• 使用理论估算将C对称性破缺相互作用与可观测的核合成结果联系起来。

实验结果

研究问题

• RQ1 电荷共轭对称性破缺的相互作用如何改变超新星中u_e-n捕获截面？
• RQ2 C对称性破缺项在中微子-核子散射中相对于标准模型过程的贡献量级如何？
• RQ3 由于C对称性破缺导致的u_e-n捕获增强，如何影响r-过程中可用的中子丰度？
• RQ4 C对称性破缺在多大程度上抑制了核心坍缩超新星中的r-过程核合成？
• RQ5 C对称性破缺相互作用能否解释金属贫金属星中观测到的重元素丰度偏差？

主要发现

• 标准模型中的C对称性破缺相互作用导致u_e-n捕获截面增加，其增量与中微子能量除以核子质量成正比。
• u_e-n捕获的增强减少了r-过程中可用于反应的自由中子数量，从而抑制了重富中子同位素的生成。
• 由于C对称性破缺导致的r-过程抑制足够显著，足以改变核心坍缩超新星中的核合成产物。
• 该效应在中微子通量和能量较高的环境中最为显著，例如坍缩恒星的内核。
• C对称性破缺项提供了一种标准r-过程模型中未包含的、影响核合成的新机制。
• C对称性破缺贡献的量级为E_ν / m_N，其中E_ν为中微子能量，m_N为核子质量。