什么是自相互作用呢？中微子之間超越標(biāo)準(zhǔn)模型的相互作用，

中微子是一種非常微小的基本粒子，它幾乎不與其他物質(zhì)相互作用，所以它可以穿透整個(gè)地球而不被阻擋。因此，它可以作為探測(cè)新物理的敏感探針，也可以作為探測(cè)宇宙和天體物理的敏感探針。但是，中微子可能還有一些我們不知道的性質(zhì)，比如增強(qiáng)的自相互作用（νSI）。也就是說，中微子之間可以通過一種新的力來交換一些新的粒子。這種自相互作用會(huì)對(duì)中微子的行為和傳播產(chǎn)生重要的影響，也會(huì)對(duì)宇宙和天體物理產(chǎn)生重大的后果。

那么，什么是自相互作用呢？自相互作用是一種粒子之間通過交換同類粒子來發(fā)生的相互作用。自相互作用的強(qiáng)度取決于粒子的耦合常數(shù)和傳播粒子的質(zhì)量。一般來說，自相互作用比其他相互作用要弱得多，因?yàn)閭鞑チＷ拥馁|(zhì)量通常很大，或者耦合常數(shù)很小。例如，光子就是一種自相互作用的粒子，它可以和其他光子發(fā)生碰撞或散射。我們知道，光子之間的自相互作用是很弱的，所以光線可以在空氣或真空中傳播很遠(yuǎn)。

現(xiàn)在，我們來看看中微子是否有自相互作用。根據(jù)我們目前的物理理論，中微子之間的自相互作用也是很弱的，甚至比光子之間的自相互作用還要弱得多。但是，這并不意味著中微子之間沒有自相互作用。也許，在某些極端的條件下，中微子之間的自相互作用會(huì)變得很強(qiáng)，甚至比弱相互作用還要強(qiáng)得多，這就是所謂的增強(qiáng)型自相互作用。

那么，在什么樣的極端條件下，中微子之間的自相互作用會(huì)變得很強(qiáng)呢？答案是，在超新星爆炸中。超新星爆炸是一種非常壯觀而又災(zāi)難性的天文現(xiàn)象，它發(fā)生在一顆巨大的恒星耗盡了核燃料后坍縮成一個(gè)致密的天體時(shí)。在這個(gè)過程中，恒星會(huì)釋放出巨大的能量和大量的中微子。這些中微子在恒星內(nèi)部形成了一個(gè)非常高密度和高溫的環(huán)境。在這樣的環(huán)境下，中微子之間可能會(huì)頻繁地發(fā)生自相互作用，從而改變了中微子的性質(zhì)和行為。

一篇發(fā)表在《物理評(píng)論快報(bào)》的論文就是利用了這個(gè)想法，研究人員提出了一個(gè)新的框架，來研究中微子自相互作用在超新星爆炸中的效應(yīng)。他們發(fā)現(xiàn)，如果中微子之間有增強(qiáng)型自相互作用，那么中微子就會(huì)形成一個(gè)緊密耦合的流體，它會(huì)在相對(duì)論性的流體力學(xué)的作用下膨脹。這種膨脹有兩種可能的情況：一種是爆發(fā)式的膨脹，另一種是穩(wěn)態(tài)的膨脹。哪一種情況會(huì)發(fā)生，目前還不確定。作者認(rèn)為，在中微子產(chǎn)生的擴(kuò)散性環(huán)境中，穩(wěn)態(tài)的風(fēng)可能更有可能發(fā)生，但是還需要進(jìn)一步的研究來確定每種情況發(fā)生的條件。

在爆發(fā)式的膨脹情況下，中微子自相互作用會(huì)增加中微子信號(hào)的持續(xù)時(shí)間，這意味著我們可以通過觀測(cè)超新星爆炸時(shí)發(fā)出的中微子來探測(cè)中微子自相互作用。事實(shí)上，作者利用了1987年觀測(cè)到的超新星爆炸（SN 1987A） 的數(shù)據(jù)，對(duì)中微子自相互作用進(jìn)行了一個(gè)簡(jiǎn)單而有效的分析，得到了很強(qiáng)的限制。他們發(fā)現(xiàn)，如果中微子之間有增強(qiáng)型自相互作用，那么它們之間的散射截面必須小于10^-32cm2（對(duì)于電子中微子）或10^-31cm2（對(duì)于μ和τ中微子）。這些限制比以前的限制要強(qiáng)得多。

在穩(wěn)態(tài)膨脹的情況下，中微子自相互作用會(huì)影響中微子風(fēng)的速度、溫度、化學(xué)成分和能譜等物理量。這些物理量可能會(huì)對(duì)超新星爆炸的動(dòng)力學(xué)和核合成產(chǎn)生重要的影響。例如，中微子風(fēng)可能會(huì)影響重元素（如金、銀、鉑等）的形成和分布。作者提出了一些有前途的想法，可能會(huì)導(dǎo)致新的可觀測(cè)量。例如，他們建議通過比較不同類型和能量的中微子信號(hào)來探測(cè)中微子自相互作用。他們還建議通過比較不同方向和距離的超新星爆炸來探測(cè)中微子自相互作用。

這篇論文做了一個(gè)重要的工作，它為解決35年來困擾物理學(xué)家們的一個(gè)難題——中微子自相互作用如何影響超新星爆炸——提供了一個(gè)新的視角和方法。這篇論文不僅可以幫助我們更好地理解中微子和超新星爆炸這兩個(gè)極端而又神秘的物理現(xiàn)象，還可以幫助我們探索宇宙最初和最終的狀態(tài)。

審核編輯：劉清