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 opfattelse.

Ved hjælp af en sofistikeret computersimulering viste forskerne, at neutrinoer faktisk kan bidrage til supernovaeksplosionen. De fandt ud af, at når neutrinoer strømmer ud af den kollapsende kerne, interagerer de med det omgivende stof og overfører deres energi og momentum til gassen. Denne ekstra energitilførsel hjælper med at drive stødbølgen og opretholde eksplosionen.

Undersøgelsen afslørede også, at neutrino-stof-interaktionerne skaber indviklede mønstre i stofstrømmen omkring den kollapsende kerne. Disse mønstre, kendt som neutrino-drevet konvektion, spiller en afgørende rolle i at forme supernovaens struktur og dynamik.

Resultaterne af denne undersøgelse giver værdifuld indsigt i det komplekse samspil mellem neutrinoer og stof i supernovaer. De antyder, at neutrinoer ikke blot er tilskuere i disse katastrofale hændelser, men aktive deltagere, der har væsentlig indflydelse på resultatet af eksplosionerne.

Desuden fremhæver undersøgelsen vigtigheden af ​​avancerede computersimuleringer til at optrevle mysterierne i kosmos. Ved at udnytte kraften fra supercomputere kan videnskabsmænd få hidtil uset adgang til de indre funktioner i disse ærefrygtindgydende fænomener, der former vores univers.