Een diep ondergrondse detector kan de supernovageschiedenis van het heelal blootleggen

Wanneer de brandstof van een zware ster opraakt, stort zijn kern in elkaar onder de zwaartekracht, wat leidt tot een krachtige en heldere explosie die de buitenste lagen van de ster verbrijzelt. Deze explosieve dood staat bekend als een supernova. Wat in zichtbaar licht te zien is, vertegenwoordigt echter slechts ongeveer 1% van de vrijgekomen energie, terwijl de resterende energie in de vorm van neutrino's wordt uitgezonden.

Neutrino's, ook wel spookdeeltjes genoemd, zijn fundamentele deeltjes met een zeer kleine massa, zonder elektrische lading en met een zeer zwakke wisselwerking met andere materie, waardoor ze zeer moeilijk te detecteren zijn. Ze kunnen ongemerkt sterren, planeten, sterrenstelsels en zelfs het menselijk lichaam passeren. Neutrino's kunnen enorme afstanden afleggen zonder op elkaar in te werken, wat betekent dat ze directe informatie van de kern van exploderende sterren kunnen overbrengen. Het bestuderen van neutrino's kan dus waardevolle informatie opleveren over ineenstortende supernovae.

Het is opmerkelijk dat het gecombineerde signaal van veel vroegere core-collapse supernovae kan worden waargenomen met een verhoogde gevoeligheid van de detector. Dit signaal staat bekend als de diffuse supernova-neutrino-achtergrond.

Super-Kamiokande is een enorme detector die onder de grond in Japan begraven ligt. Dit instrument kan deze deeltjes detecteren door middel van flitsen die ontstaan wanneer een neutrino tegen protonen of elektronen in watermoleculen botst. Deze flitsen worden gedetecteerd door de sensoren in de detector.

Aan deze detector is gadolinium toegevoegd om de neutronen die bij neutrino-interacties ontstaan beter te kunnen detecteren. Wetenschappers geloven dat deze upgrade zal helpen bij de observatie van supernova-neutrino's in het heelal. Een andere belangrijke vraag is wat voor soort object er achterblijft na de explosie. De studie van neutrino's kan wetenschappers helpen om deze uitkomsten beter te begrijpen. In plaats van een enkele supernova te observeren, kan de collectieve geschiedenis van stellaire explosies worden bestudeerd.