Løsning af det sammenfiltrede:Kvantestudier kaster nyt lys over, hvordan neutrinoer brænder supernovaer

Et team af forskere ledet af RIKEN har identificeret en ny mekanisme, hvorved neutrinoer, de undvigende subatomære partikler, bidrager til eksplosionerne af massive stjerner, kendt som supernovaer. Deres undersøgelse, offentliggjort i tidsskriftet Nature, kaster nyt lys over den indviklede dynamik i disse katastrofale begivenheder.

Supernovaer spiller en afgørende rolle i at forme universet. De skubber enorme mængder af tunge elementer ud i rummet og danner byggestenene til nye stjerner og planeter. At forstå, hvordan supernovaer fungerer, er derfor afgørende for at optrevle processerne bag dannelsen og udviklingen af ​​kosmos.

I hjertet af en supernova ligger kernen af ​​en massiv stjerne, der har opbrugt sit nukleare brændstof. Denne kerne kollapser under sin tyngdekraft og genererer en enorm chokbølge, der driver stjernens ydre lag ud i rummet. Den energi, der frigives under denne eksplosion, er så enorm, at den kortvarigt overstråler en hel galakse.

Neutrinoer produceres rigeligt i supernovaer, men deres nøjagtige rolle i at sætte skub i eksplosionerne er forblevet gådefuld. Tidligere undersøgelser har antydet, at neutrinoer transporterer en betydelig mængde energi væk, hvilket potentielt slukker supernovaen. Den nye undersøgelse fra det RIKEN-ledede team udfordrer dog denne konventionelle visdom.

Forskerne brugte supercomputere til at simulere forholdene inde i en supernova og spore neutrinoers adfærd. De fandt ud af, at neutrinoer kan blive viklet ind - et kvantemekanisk fænomen, hvor partikler udviser en stærk indbyrdes afhængighed, selv når de er adskilt af store afstande.

"Vi opdagede, at sammenfiltring fører til en ny kølemekanisme," forklarer Shinya Wanajo, en teoretisk astrofysiker ved RIKEN og hovedforfatter af undersøgelsen. "Neutrinoer udveksler energi med hinanden gennem sammenfiltring, hvilket tillader kernen af ​​supernovaen at beholde mere energi og giver næring til eksplosionen."

Denne opdagelse omstøder den tidligere antagelse om, at neutrinoer udelukkende fungerer som et dræn for energi i supernovaer. I stedet giver deres sammenfiltring dem mulighed for at spille en mere kompleks rolle, der formidler energioverførsel i den eksploderende kerne og potentielt bidrager til eksplosionens vold.

Undersøgelsen åbner nye veje til at forstå supernovaernes fysik og kvanteeffekternes rolle i udformningen af ​​kosmos. Det understreger vigtigheden af ​​at overveje kvantemekanik, når man modellerer partiklernes adfærd under ekstreme forhold, og skubber grænserne for astrofysisk forskning.

Som Shinya Wanajo konkluderer, "Vores undersøgelse demonstrerer kvantemekanikkens dybe indflydelse på universets største skalaer. At optrevle disse kvantefænomener er afgørende for at fremme vores viden om kosmos og opnå en dybere forståelse af de indviklede kræfter, der former vores eksistens. "