Süpernovalarda Nötrino Çe ¸sni Evrimi ve Çok Parçacık Etkileri

Abstract

Bu çalışmanın amacı, çekirdek-çökmeli süpernovalardan yayımlanan nötrinoların çeşni evrimini süpernovanın katmanları boyunca incelemektir. Nötrino yoğunluğunun son derece yüksek olduğu süpernovada nötrinoların kendi aralarında nötral zayıf akım vasıtası ile etkileşmeleri belirmiş çok parçacık etkileri ortaya çıkarmaktadır ki bu hem nötrinoların süpernova dinamiğine ve süpernovada gerçekleşen nükleer sentezlenme süreçlerine etkisi bakımından hem de Dünya'da gözlenebilecek bir süpernova nötrino sinyalini etkileme potansiyeli bakımından son derece önemlidir. İstatistiksel analizler galaksimizde yakında bir süpernova gerçekleşeceğini söylemektedir ve pek çok ``nötrino gözlemevi'' bu süpernovadan kaynaklanacak yoğun nötrino akısını beklemektedir. Çalışmamız bu güncel ve önemli probleme, süpernovalar ve nötrino dedektörler konusunda uzman danışmanlar, çok parçacıklı sistemlerdeki korelasyon ve dolanıklık etkileri konusunda uzman araştırmacılar ve nötrino salınımları konusunda uzman yürütücüden oluşan disiplinlerarası bir ekiple yaklaşmış ve oldukça önemli bulgular elde etmiştir. Çalışmamızda cebirsel tekniklerden, çok parçacıklı sistemlerin dinamik simetrilerine dayalı Richarson-Gaudin diagolizasyon metodundan, nümerik simülasyonlardan ve çeşitli yaklaşım yöntemlerinden faydalanılmıştır. Elde ettiğimiz bulgulardan nötrinoların öz-etkileşimlerinden kaynaklanan bir belirmiş davranış biçimi olan spektral ayrışmanın, soğuk atom sistemlerinde deneysel olarak gözlenen BCSBEC geçişine analog olduğudur. Bu sonuç diğer pek çok kuantum sistemini simüle etmek için kullanılan soğuk atom deneylerinin nötrino öz etkileşmelerini de simüle etmek için kullanılmasının önünü açmıştır. Çalışmalarımızda ayrıca özel bir başlangıç durumu için spektral ayrışma davranışını ilk defa olarak sistemin kesin bir çok parçacık çözümünden elde ettik. Şimdiye kadarki çalışmalar bu davranışı sadece kuantum dolanıklık etkilerinin tümüyle ihmal edildiği ortalama alan yaklaşımı altında elde etmiştir. Bu sonucumuz, en azından özel bir başlangıç durumu için, bu yaklaşım yöntemini doğrulamıştır. Çalışmamızda ayrıca (örneğin SN1987A gözlemine dayalı) gerçekçi ve dinamik süpernova yoğunluk ve şok profilleri altında da nötrino çeşni evrimi hesaplamaları gerçekleştirdik. Burada elde ettiğimiz bulgular bu tür bir olaydan kaynaklanıp Dünya'da gözlenebilecek nötrino sinyali hakkında bize fikir vermektedir.