Çekirdek Çökmeli Süpernovada Nötrino Süreci ile Nükleer Sentezlenme

Abstract

Bu çalışma çekirdek çökmeli süpernovalarda direk nötrino-çekirdek reaksiyonları vasıtası ile gerçekleşen $\\nu$-süreci ve $\\nu p$-süreci nükleer sentezlenmeler ile ilgilidir. Özel olarak bu süreçlerdeki nötrino-çekirdek reaksiyonlarının hızını önemli ölçüde etkileyen nötrino enerji spektrumlarının, şimdiye kadar yapılan benzeri çalışmalardan daha kapsamlı ve sistematik olarak ele hesaplanması hedeflenmiştir. Süpernova nötrinoları, patlamanın ardından merkezde oluşan proto-nötron yıldızından termal enerji dağılımları ile yayımlanırlar. Ancak dış katmanlara doğru yayılırken (anti)nötrinoların enerji spektrumları, hem çeşni salınımlarıyla, hem de maruz kaldıkları etkileşimle değişime uğrar. Özel olarak etkileşmeler sonucunda ortaya çıkan spektral değişimler madde yoğunluğunun özel bazı değerlerinde rezonanslar biçiminde ortaya çıkar (Mikheev-SimirnovWolfenstein rezonansı). Bizim bu çalışmamız (anti)nötrino enerji spektrumun süpernova içinde ilerleyen şok dalgasıyla nasıl değişeceğini bu rezonansların üzerinde özellikle durarak ortaya koymuştur. İlk olarak ele aldığımız süpernova 1987A'ya karşılık gelen $20$ Güneş kütlesine sahip bir süpernova modelinde, $\\nu$-süreci nükleer sentezlenmenin gerçekleştiği dış bölgelerde (anti)nötrino spektrumunun şok dalgasından etkilenmediğini gösterdik. Bunun nedeni ileri ve geri şok dalgaları arasında oluşan düşük yoğunluk bölgesinde iki farklı rezonansın ortaya çıkması ve bunların etkilerinin birbirini yok etmesidir. Literatürde bu konuda yapılan çalışmalar genel olarak şok dalgasının etkisini, bu etkilerin nötrino akısının başlangıçtaki değerinin yaklaşık $\\%20$'sine düştüğü geç zamanlarda ortaya çıktığı argümanı ile ihmal etmektedir. Bizim elde ettiğimiz sonuçlarsa bu etkilerin gerçekten geç ortaya çıktığını doğrulamıştır. Ancak bir kez ortaya çıktıklarında dahi, iki rezonansın birbirine karşı çalışması nedeniyle (anti)nötrino enerji spektrumunda net bir etkinin görülmediğini de göstermiştir. Öte yandan süpernovanın daha iç kesimlerinde gerçekleşen $\\nu p$-süreci nükleer sentezlenme için durum farklı olabilir. Burada şokun ardında ortaya çıkan düşük yoğunluk bölgesinde (şok dalgasının yeterince güçlü olması durumunda) tek bir rezonans ortaya çıkmaktadır. Bu rezonans $\\nu p$-süreci için önemli olan elektron antinötrinosu spektrumunu önemli ölçüde modifiye ederek sonucu etkileyebilir.