No coração das supernovas, partículas fantasmas revelam novos segredos quânticos
Cientistas estudando neutrinos em
ambientes densos, como supernovas e fusões de estrelas de nêutrons, descobriram
que essas “partículas fantasmas” podem se entrelaçar, compartilhando estados
quânticos e evoluindo de maneira caótica.
Neutrinos, frequentemente
elusivos e interagindo fracamente com a matéria, demonstram comportamentos
quânticos complexos, como emaranhamento em eventos cósmicos densos como
supernovas. Esta descoberta aumenta nossa compreensão de seu papel na
transferência de energia e criação de elementos durante tais eventos
cataclísmicos. Crédito: SciTechDaily.com
Essa nova compreensão do
comportamento dos neutrinos, confirmada por simulações numéricas, sugere um
impacto significativo na dinâmica das supernovas e na síntese de elementos,
ajudando a desvendar os mistérios por trás dessas explosões cósmicas.
Neutrinos, conhecidos como
“partículas fantasmas? no Modelo Padrão da Física de Partículas, interagem
muito pouco com a matéria comum. Uma propriedade interessante dos neutrinos é
que eles podem mudar sua identidade ou “sabor” quando interagem.
Recentemente, os cientistas
descobriram que, em ambientes muito densos, os neutrinos podem desenvolver
fortes correlações (ou seja, emaranhamento quântico) por meio de interações
mútuas, como nas supernovas de colapso de núcleo ou nas fusões de estrelas de
nêutrons. Com o tempo, neutrinos com sabores diferentes atingem um equilíbrio
em suas distribuições de sabor e energia.
Neutrinos de diferentes estados quânticos de “sabor? (mostrados por cores) são emaranhados por meio de interações. Em ambientes densos de neutrinos, como supernovas de colapso de núcleo, isso leva neutrinos de diferentes sabores a se equilibrarem em distribuições de energia semelhantes. Crédito: Felix Sanchez
Neutrinos em Supernovas
Uma supernova de colapso de
núcleo, como a observada na Grande Nuvem de Magalhães em 1987, marca o “último
suspiro” de uma estrela massiva. Essas supernovas são fábricas cósmicas que
criam elementos como sódio e alumínio. Os cientistas estimam que 99% da energia
liberada em uma supernova é transportada por neutrinos. O neutrino do tipo
elétron e sua antipartícula são especialmente importantes na transferência de
energia e na criação de elementos em uma supernova. Conhecer a energia dos
estados de sabor desses neutrinos ajuda a entender como uma supernova de
colapso de núcleo explode e quais elementos ela forma.
Complexidade Quântica nos
Neutrinos:
Há décadas, os pesquisadores
sabem que a evolução do sabor dos neutrinos em uma supernova de colapso de
núcleo é um processo complicado de mecânica quântica. Grande parte dos estudos
existentes baseia-se em uma aproximação simples da equação quântica de transporte
dos neutrinos. No entanto, essa abordagem ignora o emaranhamento quântico de
múltiplos neutrinos.
Revelando o Caos Quântico
e Suas Implicações
Recentemente, os cientistas
investigaram as correlações quânticas que surgem quando se considera o
emaranhamento negligenciado em estudos anteriores. Eles descobriram que a
interação entre os neutrinos pode ser bem representada por resultados da teoria
das matrizes aleatórias. Isso também implica que os estados quânticos dos
neutrinos evoluem de maneira caótica conforme interagem uns com os outros.
Simulações numéricas confirmaram esse comportamento caótico.
Os resultados numéricos também
mostraram que, após interagir por um tempo suficiente, cada neutrino individual
atinge um estado misto de sabor e momento. Esse novo achado pode ser integrado
às simulações numéricas de supernovas de colapso de núcleo, oferecendo novas
pistas sobre o mecanismo de explosão e a formação de elementos nesses eventos
cósmicos poderosos.
Fonte: scitechdaily.com
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