Fast-pairwise collective neutrino oscillation represents a key uncertainty in the theory of core-collapse supernova (CCSN). Despite the potentially significant impact on CCSN dynamics, it is usually neglected in numerical models of CCSN because of the formidable technical difficulties of self-consistently incorporating this physics. In this paper, we investigate the prospects for the occurrence of fast flavor conversion by diagnosing electron neutrino lepton number (ELN) crossing in more than a dozen state-of-the-art three-dimensional CCSN models. ELN crossings provide a necessary condition for triggering flavor conversion. Although only zeroth and first angular moments are available from the simulations, our new method enables us to look into the angular distributions of neutrinos in momentum space and provide accurate insight into ELN crossings. Our analysis suggests that fast flavor conversion generally occurs in the postshock region of CCSNe, and that explosive models provide more favorable conditions for the flavor conversion than failed CCSNe. We also find that there are both common and progenitor-dependent characteristics. Classifying ELN crossings into two types, we analyze the generation mechanism of each case by scrutinizing the neutrino radiation field and matter interactions. We find key ingredients of CCSN dynamics driving the ELN crossings: proto-neutron star convection, asymmetric neutrino emission, neutrino absorptions, and scatterings. This study suggests that we need to accommodate fast flavor conversions in realistic CCSN models.

中文翻译：

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地点、时间和原因：三维核心坍缩超新星模型中快速成对集体中微子振荡的发生

快速成对集体中微子振荡代表了核心坍缩超新星 (CCSN) 理论中的一个关键不确定性。尽管对 CCSN 动力学具有潜在的重大影响，但由于自洽地结合该物理学的巨大技术困难，它在 CCSN 的数值模型中通常被忽略。在本文中，我们通过诊断十几个最先进的三维 CCSN 模型中的电子中微子轻子数 (ELN) 交叉来研究快速风味转换发生的前景。ELN 交叉为触发风味转换提供了必要条件。尽管模拟中只能获得第零和第一个角矩，但我们的新方法使我们能够研究动量空间中中微子的角分布，并提供对 ELN 交叉的准确洞察。我们的分析表明，快速风味转换通常发生在 CCSNe 的震后区域，爆炸模型为风味转换提供了比失败的 CCSNe 更有利的条件。我们还发现有共同的和祖细胞依赖的特征。将 ELN 交叉分为两种类型，我们通过仔细检查中微子辐射场和物质相互作用来分析每种情况的产生机制。我们找到了驱动 ELN 交叉的 CCSN 动力学的关键成分：原中子星对流、不对称中微子发射、中微子吸收和散射。这项研究表明，我们需要在现实的 CCSN 模型中适应快速的风味转换。并且爆炸模型为风味转换提供了比失败的 CCSNe 更有利的条件。我们还发现有共同的和祖细胞依赖的特征。将 ELN 交叉分为两种类型，我们通过仔细检查中微子辐射场和物质相互作用来分析每种情况的产生机制。我们找到了驱动 ELN 交叉的 CCSN 动力学的关键成分：原中子星对流、不对称中微子发射、中微子吸收和散射。这项研究表明，我们需要在现实的 CCSN 模型中适应快速的风味转换。并且爆炸模型为风味转换提供了比失败的 CCSNe 更有利的条件。我们还发现有共同的和祖细胞依赖的特征。将 ELN 交叉分为两种类型，我们通过仔细检查中微子辐射场和物质相互作用来分析每种情况的产生机制。我们找到了驱动 ELN 交叉的 CCSN 动力学的关键成分：原中子星对流、不对称中微子发射、中微子吸收和散射。这项研究表明，我们需要在现实的 CCSN 模型中适应快速的风味转换。我们通过仔细研究中微子辐射场和物质相互作用来分析每种情况的产生机制。我们找到了驱动 ELN 交叉的 CCSN 动力学的关键成分：原中子星对流、不对称中微子发射、中微子吸收和散射。这项研究表明，我们需要在现实的 CCSN 模型中适应快速的风味转换。我们通过仔细研究中微子辐射场和物质相互作用来分析每种情况的产生机制。我们找到了驱动 ELN 交叉的 CCSN 动力学的关键成分：原中子星对流、不对称中微子发射、中微子吸收和散射。这项研究表明，我们需要在现实的 CCSN 模型中适应快速的风味转换。