Supernovor spelar en avgörande roll för att forma universum. De skjuter ut enorma mängder tunga element i rymden och bildar byggstenarna för nya stjärnor och planeter. Att förstå hur supernovor fungerar är därför viktigt för att reda ut processerna bakom bildningen och utvecklingen av kosmos.
I hjärtat av en supernova ligger kärnan av en massiv stjärna som har tömt sitt kärnbränsle. Denna kärna kollapsar under sin gravitation och genererar en enorm stötvåg som driver stjärnans yttre lager ut i rymden. Energin som frigörs under denna explosion är så enorm att den kort överglänser en hel galax.
Neutrinos produceras rikligt i supernovor, men deras exakta roll i att underblåsa explosionerna har förblivit gåtfull. Tidigare studier har föreslagit att neutriner bär bort en betydande mängd energi, vilket potentiellt släcker supernovan. Den nya studien av det RIKEN-ledda teamet utmanar dock denna konventionella visdom.
Forskarna använde superdatorer för att simulera förhållandena inuti en supernova och spåra neutrinos beteende. De fann att neutriner kan trassla in sig - ett kvantmekaniskt fenomen där partiklar uppvisar ett starkt ömsesidigt beroende, även när de är åtskilda av stora avstånd.
"Vi upptäckte att intrassling leder till en ny kylmekanism", förklarar Shinya Wanajo, en teoretisk astrofysiker vid RIKEN och huvudförfattare till studien. "Neutrinos utbyter energi med varandra genom intrassling, vilket gör att kärnan i supernovan kan behålla mer energi och underblåsa explosionen."
Detta fynd kullkastar det tidigare antagandet att neutriner enbart fungerar som ett avlopp för energi i supernovor. Istället tillåter deras förveckling dem att spela en mer komplex roll, förmedla energiöverföring inom den exploderande kärnan och potentiellt bidra till explosionens våld.
Studien öppnar nya vägar för att förstå supernovornas fysik och kvanteffekternas roll för att forma kosmos. Det betonar vikten av att överväga kvantmekanik när man modellerar partiklars beteende under extrema förhållanden, vilket tänjer på gränserna för astrofysikforskning.
Som Shinya Wanajo avslutar, "Vår studie visar kvantmekanikens djupgående inflytande på universums största skalor. Att reda ut dessa kvantfenomen är avgörande för att främja vår kunskap om kosmos och få en djupare förståelse av de invecklade krafter som formar vår existens. "
