• Nie Znaleziono Wyników

Sunday11.01.2004 http://arxiv.org/abs/astro-ph/0311012 A.Odrzywolek,M.Misiaszek,M.Kutschera , AstroparticlePhysics,submitted Detectionpossibilityofthepair-annihilationneutrinosfromtheneutrino-cooledpre-supernovastar Moredetailsinourarticle: JagiellonianUn

N/A
N/A
Protected

Academic year: 2021

Share "Sunday11.01.2004 http://arxiv.org/abs/astro-ph/0311012 A.Odrzywolek,M.Misiaszek,M.Kutschera , AstroparticlePhysics,submitted Detectionpossibilityofthepair-annihilationneutrinosfromtheneutrino-cooledpre-supernovastar Moredetailsinourarticle: JagiellonianUn"

Copied!
13
0
0

Pełen tekst

(1)

NEUTRINOS FROM PRE-SUPERNOVA REACTIONS

DETECTION (POSSIBILITY) OF NEUTRINO-COOLED STARS

Andrzej Odrzywołek

Jagiellonian University, Cracow

More details in our article:

Detection possibility of the pair-annihilation neutrinos from the neutrino- cooled pre-supernova star , Astroparticle Physics, submitted

A. Odrzywolek, M. Misiaszek, M. Kutschera

http://arxiv.org/abs/astro-ph/0311012

Epiphany 2004 ? Sunday 11.01.2004

(2)

ASTROPHYSICAL SOURCES OF NEUTRINOS

Detected:

• Sun

• SN 1987 A Proposed:

• Some . . .

Our proposition:

• Neutrino-Cooled Stars

Solar neutrinos first observed by Ray Davis

chlorine detector

Supernova neutrinos detected by Kamiokande and other experiments

Epiphany 2004 ? Sunday 11.01.2004

(3)

NEUTRINO-COOLED STARS David Arnett Supernovae&Nucleosynthesis (1996)

Massive

Star → Neutrino-Cooled

Star →

Pre- Supernova

Star definition:

↓ ↓ ↓

can explode as Core-Collapse

supernova ( M > 9–8 M )

Massive star after carbon

ignition

Neutrino-Cooled star at onset of the collapse

Epiphany 2004 ? Sunday 11.01.2004

(4)

NEUTRINO-COOLED vs MAIN SEQUENCE

20 M vs Sun

300 [107] Lifetime [years] 1010

105 Luminosity [L ] 1

10

12 Neutrino Luminosity [L ]

0.02

Epiphany 2004 ? Sunday 11.01.2004

(5)

SIMPLE ESTIMATES

At distance:

R =

s

1012 L

0.02 L

= 6.2 · 10

6

AU = 30 pc = 100 light years

observed neutrino luminosity of 20 M star during Si burning is equal to neutrino luminosity of the Sun.

(6)

SIMPLE ESTIMATES

At distance:

R =

s

1012 L

0.02 L

= 6.2 · 10

6

AU = 30 pc = 100 light years

observed neutrino luminosity of 20 M star during Si burning is equal to neutrino luminosity of the Sun.

• The most close such a star: Betelgeuse, β Ori (15 M ) at 185 pc.

• Naive conclusion: no detection possible.

(7)

SIMPLE ESTIMATES

At distance:

R =

s

1012 L

0.02 L

= 6.2 · 10

6

AU = 30 pc = 100 light years

observed neutrino luminosity of 20 M star during Si burning is equal to neutrino luminosity of the Sun.

• The most close such a star: Betelgeuse, β Ori (15 M ) at 185 pc.

• Naive conclusion: no detection possible.

• WRONG: ‘ ν ’ emission completely different.

Epiphany 2004 ? Sunday 11.01.2004

(8)

NEUTRINO PROCESSES & SPECTRUM

Energy sources:

• nuclear reactions

• gravitational contraction

0.1 1 10

1E-8 1E-7 1E-6 1E-5 1E-4 1E-3 0.01 0.1 1 10 100

Neutrino Flux [x1010 cm-2 s -1 MeV-1 ] or [x1010 cm-2 s -1 ]

Eν [ M e V ]

balanced by ν emission:

• thermal processes

– pair-annihilation −→

– plasmaneutrinos – brehmstrahlung

• weak nuclear (e.g. e capture) Solar vs Si burning neutrinos

Epiphany 2004 ? Sunday 11.01.2004

(9)

PAIR ANNIHILATION NEUTRINOS

Produced in reaction:

e

+

+ e

−→ ν

x

+ ¯ ν

x

∼50% of the total flux in form of electron antineutrinos

(10)

PAIR ANNIHILATION NEUTRINOS

Produced in reaction:

e

+

+ e

−→ ν

x

+ ¯ ν

x

∼50% of the total flux in form of electron antineutrinos

Very important notice (M. Misiaszek):

For Si burning neutrinos the following reaction:

¯

νe + p −→ n + e+ has a huge spectrum-averaged cross-section:

¯

σSi = 0.7 · 10−43 cm2

Epiphany 2004 ? Sunday 11.01.2004

(11)

NEUTRON PRODUCTION RATE

r [day−1] = f · ¯σα [cm2] · N · φα [cm−2 day−1] f – ¯νe fraction,

¯

σ – averaged cross-section, N – number of targets,

φ – flux on Earth;

α = C, Ne, O, Si

refers to burning phase.

For α =Si

f = 0.363 and φα = 7.6 · 1011.

Si-burning 20 M star

|

Distance R=1 kpc

1000 tons of H2O

1.3 neutrons/day

Epiphany 2004 ? Sunday 11.01.2004

(12)

HOW TO MAKE THESE NEUTRONS VISIBLE?

1. Water Cherenkov detector: SNO, SuperK, UNO, HyperK 2. Add NaCl (salt) or GdCl3 (gadolinium trichloride) to pure water.

3. Neutrons are captured on Cl (Gd) nuclei.

4. Excited Cl? (Gd?) produces ∼8 MeV gamma-ray cascade.

5. High energy photon hits electron.

6. Electron produces Cherenkov light.

7. Cherenkov light detected by photomultipliers.

cf. also recent result from SNO (salt phase) and GADZOOKS! Antineutrino Spec- troscopy with Large Water Cerenkov Detectors, J. F. Beacom, M. R. Vagins

http://arxiv.org/abs/hep-ph/0309300

Epiphany 2004 ? Sunday 11.01.2004

(13)

45 neutrons / day during 6 months of O burning

850 neutrons / hour during 2 days of Si burning

SUPERNOVA

EXPLOSION

possible to foresee!

Epiphany 2004 ? Sunday 11.01.2004

Cytaty

Powiązane dokumenty

W ramach optymalizacji działalności konsorcjum przedsiębiorstw zajmują­ cych się utylizacją odpadów EUROBAC (których problematyka została częściowo przedstawiona we

liczebność populacji w wieku powyżej 65 lat będzie stanowiła ponad 60% populacji osób w wieku produkcyjnym (obecnie stanowi ok. Gwałtowny wzrost tego współczynnika

Kompleksowe wsparcie projektowe rozpoczynające się od doradztwa zawodowego poprzez warsztaty aktywizujące na rynku pracy, kursy zawodowe adekwatne do Indywi- dualnych Planów

W artykule dokonano oceny systemu szkoleń i rozwoju pracowników na przykładzie pracowników przedsiębiorstw funkcjonujących w ramach Gole- niowskiego Parku

Wpływ typu odbiorcy na aktywność innowacyjną przemysłu wysokiej techniki w Polsce.. Ekonomiczne Problemy Usług nr 115,

Z budżetu Unii Europejskiej na lata 2014–2020 Polska otrzyma około 115, 4 mld euro. Dwa najważniejsze źródła unijnych pieniędzy dla Polski to po-.. Znaczna część

Małe i średnie przedsiębiorstwa to dostawcy towarów i usług na lokalne rynki zbytu, to również podmioty oferujące popyt na lokalne surowce, produkty, usługi,

detection possibility highly depends on the distance; for nearby Betelgeuse future LS detecors (LENA) are able to detect ν e flux months before supernova. 50% of Galactic stars