N e u t r i n o E f f e c t s b e f o r e , d - PowerPoint PPT Presentation

N e u t r i n o E f f e c t s b e f o r e , d u r i n g , a n d a f t e r t h e F r e e z e o u t o f t h e r - P r o c e s s α M a r i k o T e r a s a w a ( C N S ) , K . L a n g a n k e , T . K a j i n o , G . J . M a t h e w s

N e u t r i n o - D r i v e n W i n d M o d e l T h e r - p r o c e s s i s c o n s i d e r e d t o o c c u r i n t h e h o t b u b b l e r e g i o n . H o t B u b b l e R e g i o n • l o w d e n s i t y • h i g h t e m p e r a t u r e • h i g h e n t r o p y (Colgate 1989)

T [MeV] < A > r = < A > d + n / S e e d S e e ≦ 0.1 0.2 τ e x p 0.5 1 ~ 30 ν i ν i 10 3 10 4 R [km] 10 τ e p ≡t ( 0 . 5 / e ) – t ( 0 . 5 ) [ s e c ] x

ν- P r o c e s s C h a r g e d c u r r e n t i n t e r a c t i o n s ( ) ( ) − ν + → + + * c h a n g e t h e v a l u e , , 1 A Z A Z e e o f Y ( ) ( ) + ν + → − + * e A , Z A , Z 1 e e N e u t r a l c u r r e n t i n t e r a c t i o n s ν i +(A,Z) → (A,Z)+ ν i ’ ( ν i = ν e , ν μ , ν τ , and their anti- ν i )

P r e v i o u s S t u d i e s • N e u t r a l c u r r e n t i n t e r a c t i o n s ( M e y e r e t a l . 1 9 9 2 ) → T h i s e f f e c t i s s m a l l . • α- e f f e c t s ( M e y e r 1 9 9 5 , F u l l e r a n d M e y e r 1 9 9 5 , M c L a u g h l i n e t a l . 1 9 9 6 , M e y e r e t a l . 1 9 9 8 e t c . ) – ν e ＋n → p ＋ e , t h i s p r o t o n i s i m m e d i a t e l y i n c o r p o r a t e d i n t o α - w i t h o t h e r n e u t r o n s .

α- e f f e c t 1 – ν e ＋n → p ＋ e , t h i s p r o t o n i s i m m e d i a t e l y - i n c o r p o r a t e d i n t o α w i t h o t h e r n e u t r o n s . T h i s e f f e c t o c c u r s , w h e n n e u t r o n s a n d p r o t o n s a s s e m b l e i n t o α. Y i = 0 . 2 3 ( = Y ) e , p , i L ν = 1 0 1 e r g / s 5 W i t h ν- p r o c e s s W h e n t h e r e i s n o ν- p r o c e s s , X x = Y × 2 = 0 . 4 6 . α, m a p , i T h i s i n c r e a s e o f α i s c a u s e d W i t h o u t ν- b y t h e α- e f f e c t . p r o c e s s ( M e y e r e t a l . 1 9 9 8 )

W i t h o u t ν- p r o c e s s W i t h ν- p r o c e s s Y i = 0 . 2 3 ( = Y ) e , p , i L ν = 1 0 1 e r g / s 5

P r e v i o u s S t u d i e s • N e u t r a l c u r r e n t i n t e r a c t i o n s ( M e y e r e t a l . 1 9 9 2 ) → T h i s e f f e c t i s s m a l l . • α- e f f e c t s ( M e y e r 1 9 9 5 , F u l l e r a n d M e y e r 1 9 9 5 , M c L a u g h l i n e t a l . 1 9 9 6 , M e y e r e t a l . 1 9 9 8 e t c . ) – ν e ＋n → p ＋ e , t h i s p r o t o n i s i m m e d i a t e l y i n c o r p o r a t e d i n t o α - w i t h o t h e r n e u t r o n s . – ν+ α→ 3 H ＋p a t l o w t e m p e r a t u r e . t h i s p r o t o n m a k e s α。 H ( α, γ) L i ( α, γ) B ( α, γ) ・・・S e e d n u c l e i i n c r e a s e b y α- 3 7 1 1 c a p t u r e s .

α- e f f e c t 2 – ν+ α→ 3 H ＋p a t l o w t e m p e r a t u r e . t h i s p r o t o n m a k e s α。 H ( α, γ) L i ( α, γ) B ( α, γ) ・・・S e e d n u c l e i 3 7 1 1 i n c r e a s e b y α- c a p t u r e s . W i t h o u t ν- p r o c e s s T h i s d e c r e a s e o f α c a u s e d b y t h e α- e f f e c t . B e c a u s e o f t h i s , s e e d n u c l e i i n c r e a s e . W i t h ν- p r o c e s s ( M e y e r 1 9 9 5 )

W i t h o u t ν- α i n t e r a c t i o n s W i t h ν- α i n t e r a c t i o n s H e a v y e l e m e n t s d e c r e a s e . ( M e y e r 1 9 9 5 )

P r e v i o u s S t u d i e s • N e u t r a l c u r r e n t i n t e r a c t i o n s ( M e y e r e t a l . 1 9 9 2 ) → T h i s e f f e c t i s s m a l l . • α- e f f e c t s ( M e y e r 1 9 9 5 , F u l l e r a n d M e y e r 1 9 9 5 , M c L a u g h l i n e t a l . 1 9 9 6 , e t c . ) – ν e ＋n → p ＋ e , t h i s p r o t o n i s i m m e d i a t e l y i n c o r p o r a t e d i n t o α - w i t h o t h e r n e u t r o n s . – ν+ α→ 3 H ＋p a t l o w t e m p e r a t u r e . t h i s p r o t o n m a k e s α。 H ( α, γ) L i ( α, γ) B ( α, γ) ・・・S e e d n u c l e i i n c r e a s e b y α- 3 7 1 1 c a p t u r e s . → T h e a b u n d a n c e o f α i n c r e a s e s a n d t h e r - p r o c e s s i s h i n d e r e d . T h i s e f f e c t i s l a r g e . • C h a r g e d c u r r e n t i n t e r a c t i o n s ( M e y e r e t a l . 1 9 9 8 ) → T h i s e f f e c t h i n d e r s t h e r - p r o c e s s .

A n y w a y , a l l n e u t r i n o - p r o c e s s e s d e c r e a s e n e u t r o n t o s e e d r a t i o a n d h i n d e r t h e r - p r o c e s s . I n o r d e r t o i n c r e a s e t h e v a l u e o f n / S e e d , w i n d m o d e l s s h o u l d h a v e t h e s m a l l v a l u e o f τ e . x p ( Q i a na n d W o o s l e y1 9 9 6 , C a r d a l l a n d F u l l e r 1 9 9 7 , O s t u k i e t a l . 2 0 0 0 , S u m i y o s h i e t a l . 2 0 0 0 , T h o m p s o n e t a l . 2 0 0 1 , T e r a s a w a e t a l . 2 0 0 2 e t c . )

D e p e n d e n c e o f ν- p r o c e s s o n τ e x p w i t h o u t ν- P r o c e s s 3rd peak w i t h ν- P r o c e s s REE hill 2nd peak τ e ≪τ ν → ν- p r o c e s s x p d o e s n o t w o r k b e c a u s e o f l i t t l e i n t e r a c t i o n s . τ e x p ν e ν e ( T e r a s a w a 1 9 9 9 )

ν- P r o c e s s C h a r g e d c u r r e n t i n t e r a c t i o n s ( ) ( ) − ν + → + + * c h a n g e t h e v a l u e , , 1 A Z A Z e e o f Y ( ) ( ) + ν + → − + * e A , Z A , Z 1 e e N e u t r a l c u r r e n t i n t e r a c t i o n s ν i +(A,Z) → (A,Z)+ ν i ’ ( ν i = ν e , ν μ , ν τ , and their anti- ν i ) D u e t o h i g h e n e r g y n e u t r i n o s , n e u t r o n e m i s s i o n s o c c u r .

P U R P O S E W e s t u d y e f f e c t s o f n e u t r i n o - i n d u c e d n e u t r o n e m i s s i o n s o n t h e r - p r o c e s s .

C a l c u l a t i o n s

E x p l o s i o n M o d e l • N e u t r i n o - D r i v e n W i n d M o d e l ( T e r a s a w a e t a l . 2 0 0 2 ) -I m p l i c i t L a g r a n g i a nc o d e f o r g e n e r a l r e l a t i v i s t i c a n d s p h e r i c a l l y s y m m e t r i c h y d r o d y n a m i c s ( Y a m a d a 1 9 9 7 , S u m i y o s h i e t a l . 2 0 0 0 ) N S m a s s : 1 . 4 M � , N S r a d i u s : 1 0 k m T h e r e s u l t : τ e p ～ 2 3 m s e c , e n t r o p y ～ 2 0 0 k x B B e c a u s e o f t h e l o w t e m p e r a t u r e a t t h e o u t e r - b o u n d a r y , l e s s s e e d n u c l e i a r e s y n t h e s i z e d b y α- p r o c e s s a n d t h e r - p r o c e s s s u c c e s s f u l l y o c c u r s .