Ξεκινώντας την εμπλοκή:Η κβαντική μελέτη φωτίζει φρέσκο ​​φως στο πώς οι Supernovae καυσίμου Neutrinos

Μια ομάδα ερευνητών με επικεφαλής τον Riken έχει εντοπίσει έναν νέο μηχανισμό με τον οποίο τα νετρίνα, τα αόριστα υποατομικά σωματίδια, συμβάλλουν στις εκρήξεις μαζικών αστεριών, γνωστών ως Supernovae. Η μελέτη τους, που δημοσιεύθηκε στο περιοδικό Nature, ρίχνει νέο φως στη περίπλοκη δυναμική αυτών των κατακλυσμικών γεγονότων.

Οι σουπερνόβες διαδραματίζουν κρίσιμο ρόλο στη διαμόρφωση του σύμπαντος. Εκτοξεύουν τεράστιες ποσότητες βαρέων στοιχείων στο διάστημα, σχηματίζοντας τα δομικά στοιχεία για νέα αστέρια και πλανήτες. Η κατανόηση του τρόπου λειτουργίας του Supernovae είναι επομένως απαραίτητη για την εξάπλωση των διαδικασιών πίσω από το σχηματισμό και την εξέλιξη του κόσμου.

Στο επίκεντρο μιας σουπερνόβα βρίσκεται ο πυρήνας ενός μαζικού αστέρι που έχει εξαντλήσει το πυρηνικό του καύσιμο. Αυτός ο πυρήνας καταρρέει κάτω από τη βαρύτητά του, δημιουργώντας ένα τεράστιο κύμα σοκ που ωθεί τα εξωτερικά στρώματα του αστεριού στο διάστημα. Η ενέργεια που απελευθερώνεται κατά τη διάρκεια αυτής της έκρηξης είναι τόσο τεράστια που ενοδιάστηκε για λίγο ένα ολόκληρο γαλαξία.

Τα νετρίνα παράγονται πλήρως σε σουπερνόβες, αλλά ο ακριβής ρόλος τους στην τροφοδοσία των εκρήξεων παρέμεινε αινιγματικό. Προηγούμενες μελέτες έχουν δείξει ότι τα νετρίνα μεταφέρουν μια σημαντική ποσότητα ενέργειας, ενδεχομένως να σβήσουν το σουπερνόβα. Ωστόσο, η νέα μελέτη της ομάδας υπό την ηγεσία του Riken αμφισβητεί αυτή τη συμβατική σοφία.

Οι ερευνητές χρησιμοποίησαν υπερυπολογιστές για να προσομοιώσουν τις συνθήκες μέσα σε μια σουπερνόβα και να παρακολουθούν τη συμπεριφορά των νετρίνων. Διαπίστωσαν ότι τα νετρίνα μπορούν να εμπλακούν - ένα κβαντικό μηχανικό φαινόμενο στο οποίο τα σωματίδια παρουσιάζουν ισχυρή αλληλεξάρτηση, ακόμη και όταν διαχωρίζονται από τεράστιες αποστάσεις.

"Ανακαλύψαμε ότι η εμπλοκή οδηγεί σε έναν νέο μηχανισμό ψύξης", εξηγεί ο Shinya Wanajo, θεωρητικός αστροφυσικός στο Riken και επικεφαλής συγγραφέας της μελέτης. "Οι νετρίνες ανταλλάσσουν ενέργεια μεταξύ τους μέσω της εμπλοκής, επιτρέποντας στον πυρήνα της σουπερνόβα να διατηρήσει περισσότερη ενέργεια και να τροφοδοτεί την έκρηξη".

Αυτό το εύρημα ανατρέπει την προηγούμενη υπόθεση ότι τα νετρίνα ενεργούν αποκλειστικά ως αποστράγγιση ενέργειας σε σουπερνόβες. Αντ 'αυτού, η εμπλοκή τους τους επιτρέπει να διαδραματίσουν έναν πιο περίπλοκο ρόλο, στη μεσολάβηση της μεταφοράς ενέργειας μέσα στον εκρηκτικό πυρήνα και ενδεχομένως να συμβάλλουν στη βία της έκρηξης.

Η μελέτη ανοίγει νέες οδούς για την κατανόηση της φυσικής της σουπερνόβων και του ρόλου των κβαντικών αποτελεσμάτων στη διαμόρφωση του κόσμου. Τονίζει τη σημασία της εξέτασης της κβαντικής μηχανικής κατά τη μοντελοποίηση της συμπεριφοράς των σωματιδίων υπό ακραίες συνθήκες, ωθώντας τα όρια της έρευνας της αστροφυσικής.

Όπως καταλήγει ο Shinya Wanajo, "η μελέτη μας καταδεικνύει τη βαθιά επιρροή της κβαντικής μηχανικής στις μεγαλύτερες κλίμακες του σύμπαντος.