Массивная звезда исчерпывает топливо — и её ядро схлопывается за доли секунды. Рождается сверхновая, а вместе с ней — короткий, но мощный ливень нейтрино. Эти частицы почти не взаимодействуют с веществом, поэтому свободно улетают, неся информацию о катастрофе. Но на пути длиной в тысячи световых лет их превращения из одного типа в другой могут измениться под действием нового дальнодействующего поля.

Авторы работы рассмотрели гипотетические сверхлёгкие частицы, связанные с разными типами лептонов (электронами, мюонами, тау-нейтрино). Такие частицы создают поле, которое на огромных расстояниях способно вмешиваться в осцилляции нейтрино Стандартной модели. Они взяли конкретный вариант теории — без аномалий — и просчитали, как исказится сигнал нейтронизационной вспышки (первый резкий выброс нейтрино при коллапсе) в детекторе DUNE. Это 40-килотонный резервуар с жидким аргоном, который улавливает редкие столкновения нейтрино с атомами.

Оказалось, что если дальнодействующее поле сравнимо по силе с обычными вакуумными осцилляциями, то выживаемость электронных нейтрино заметно меняется. Это отпечатывается на времени прихода и энергии частиц в детекторе. Искажения можно заметить даже для единичного события, если сверхновая вспыхнет достаточно близко — например, звезда Бетельгейзе в созвездии Ориона. Такой метод дополняет поиск новых сил, невидимых в лабораторных экспериментах.

Дальнодействующее поле здесь работает как невидимая рука, слегка подталкивающая нейтрино на всём пути. Без неё частицы превращаются по одному сценарию, с ней — по другому. И если однажды детектор DUNE зафиксирует сигнал, непохожий на стандартную картину, астрофизики получат ключ к физике за пределами Стандартной модели.