¿Por qué los neutrinos tardan en dispersarse?

Estás ladrando al árbol equivocado. El pasaje que cita habla de cómo las estrellas de neutrones se enfrían después de formarse. Los neutrinos se emiten en un estallido que dura unos segundos después del colapso del núcleo, pero luego continúan produciéndose mientras la estrella de neutrones está caliente.

De hecho, la producción de neutrinos es terriblemente alta en la primera fracción de segundo después del colapso del núcleo. Sin embargo, el material denso y caliente es opaco a los neutrinos (recorridos libres medios de 10 a 100 m) y se difunden hacia afuera de la misma manera que los fotones del Sol. Pero la escala de tiempo para esto es solo de unos 10 segundos. Una vez que la estrella de neutrones se ha enfriado a aproximadamente$10^{10}$K, los fermiones (neutrones, protones, electrones) en la estrella de neutrones se degeneran y la estrella de neutrones se vuelve transparente a los neutrinos porque solo la pequeña fracción de fermiones dentro$kT$de sus superficies de Fermi pueden interactuar con los neutrinos térmicos y los caminos libres medios de los neutrinos aumentan a medida que$\sim T^{-2}$y la tasa de producción de neutrinos cae como$T^6$.

Aún así, la estrella de neutrones luego irradiaría toda su energía térmica dentro de otros 10 segundos, pero las principales reacciones generadoras de neutrinos, los ciclos de desintegración beta y beta inversa (también conocido como el proceso Urca ) se bloquean (excepto quizás justo en el núcleo). en las densidades más altas) por la incapacidad de conservar simultáneamente la energía y el momento en el gas degenerado. En cambio, el proceso Urca modificado continúa generando neutrinos a un ritmo mucho más lento, utilizando bariones "espectadores" para conservar el impulso.

Aunque la eficiencia de este proceso es baja, también lo es la energía térmica contenida en los gases degenerados. Por lo tanto, todavía se produce un enfriamiento rápido. No tengo claro de dónde obtiene Wikipedia su información, pero se enfría incluso a una temperatura superficial de$10^{6}$K (los interiores son 1-2 órdenes de magnitud más calientes) es probable que tome más de unos pocos años, en algún lugar entre 100 y$10^4$años, a menos que los procesos URCA directos estén permitidos de alguna manera (por ejemplo, en materia de quarks, consulte Yakovlev & Pethick 2004, para una revisión exhaustiva del enfriamiento de estrellas de neutrones ).

Respuesta simple: la densidad de la materia es increíblemente alta. La densidad de energía puede permitir la dispersión coherente de los neutrinos entre los nucleones. Hay mucha materia, y no es transparente para los neutrinos. El camino libre medio para la dispersión es muy pequeño y los neutrinos rebotan de un lado a otro.

Transporte de neutrinos en las supernovas del colapso del núcleo

El camino libre medio de los neutrinos y la interacción nuclear en el medio