Oamenii de știință tocmai au creat cel mai puternic câmp magnetic din univers

Probabil că nu ați auzit niciodată de magnetare, dar pe scurt, sunt un tip ciudat de stea neutronică al cărui câmp magnetic este de aproximativ un trilion de ori mai puternic decât cel al Pământului.

Pentru a ilustra puterea lor, dacă te apropii de un magnetar la aproximativ 1.000 de kilometri (600 de mile) distanță, întregul tău corp va fi distrus.

Câmpul său inimaginabil de puternic va rupe electronii din atomii tăi, transformându-te într-un nor de ioni monoatomici – atomi unici fără electroni – așa cum EarthSkyNote.

Cu toate acestea, oamenii de știință tocmai au descoperit că ar putea exista regiuni, chiar aici, pe iubita noastră planetă, în care fulgerele de magnetism explodează cu o asemenea forță încât fac ca magnetarii să pară pozitiv slabi.

Cum naiba este posibil acest lucru? Tu intrebi. Ei bine, răspunsul nu este clar.

Începe la Laboratorul Național Brookhaven al Departamentului de Energie al SUA. Sau, mai precis, în Ciocnizor relativist de ioni grei (RHIC).

Oamenii de știință pot urmări căile particulelor care ies din coliziuni cu ioni grei la RHIC(Roger Stoutenberg și Jane Abramowitz/Brookhaven National Laboratory)

După ce au zdrobit nucleele diferiților ioni grei în acest accelerator masiv de particule, fizicienii de la Brookhaven Laboratory au găsit dovezi ale câmpurilor magnetice scalare.

Acum, măsurând mișcarea particulelor și mai mici – cuarcii (unitățile de bază ale întregii materie vizibile din univers) și gluonii („cleiul” care ține quarcii împreună pentru a forma protoni și neutroni) – oamenii de știință speră să obțină noi perspectivă asupra funcționării interioare profunde ale atomilor.

Este important de menționat că, pe lângă aceste două particule elementare, există și antiquarci.

Pentru fiecare „aromă” de cuarc, există un antiquarc, care are aceeași masă și energie de repaus ca și cuarcul său opus, dar sarcina și numărul cuantic opus.

Durata de viață a quarcilor și antiquarcilor în interiorul particulelor nucleare este scurtă. Dar cu cât putem înțelege mai mult cum se mișcă și interacționează, cu atât experții vor deveni mai buni în înțelegerea modului în care materia – și, prin urmare, întregul univers – este construită.

Pentru a cartografi activitatea acestor particule fundamentale, fizicienii au nevoie de un câmp magnetic extrem de puternic.

Pentru a crea acest lucru, echipa de la Brookhaven Laboratory a folosit RHIC pentru a crea coliziuni decentrate ale nucleelor ​​atomice grele – în acest caz, aur.

Câmpul magnetic puternic generat de acest proces a generat un curent electric în quarci și gluoni care au fost „eliberați” de protonii și neutronii care s-au separat în timpul coliziunilor.

Rezultatul este că experții au conceput acum o nouă modalitate de a studia conductivitatea electrică a acestei „plasme de quarc-gluon” (QGP) – starea în care quarcii și gluonii se eliberează de ciocnirea protonilor și neutronilor – care ne va ajuta la îmbunătățirea înțelegerii aceste chestiuni. Elementele de bază ale vieții.

Ciocnirea ionilor grei generează un câmp electromagnetic extrem de puternic(Tiffany Bowman și Jane Abramowitz/Laboratorul Național Brookhaven)

„Aceasta este prima măsurare a modului în care un câmp magnetic interacționează cu o plasmă de quarc-gluon (QGP)”, a spus Duo Chen, fizician de la Universitatea Fudan din China și liderul noii analize. un permis.

Într-adevăr, măsurarea efectului acestor ciocniri decentrate asupra particulelor care curge este singura modalitate de a oferi dovezi directe ale existenței acestor câmpuri magnetice puternice.

Experții au crezut de mult timp că astfel de coliziuni decentrate ar genera câmpuri magnetice puternice, dar de ani de zile a fost imposibil să se demonstreze acest lucru.

Acest lucru se datorează faptului că lucrurile se întâmplă foarte repede în ciocnirile cu ioni grei, ceea ce înseamnă că câmpul nu durează mult.

Prin nu mult, ne referim la faptul că dispare în zece milioane de miliardime de miliardime de secundă, ceea ce face inevitabil dificil de observat.

Cu toate acestea, oricât de trecător a fost acest tărâm, era cu siguranță puternic ca naiba. Acest lucru se datorează faptului că unii dintre protonii încărcați pozitiv și neutronii neutri care alcătuiesc nucleele sunt trimiși în spirală, creând un vortex de magnetism atât de puternic, încât oferă mai mult gauss (unitate de inducție magnetică) decât o stea neutronică.

„Aceste încărcături pozitive cu mișcare rapidă ar trebui să genereze un câmp magnetic extrem de puternic, de așteptat să fie de 1018 gauss”, a explicat fizicianul UCLA Gang Wang.

Prin comparație, a observat el, stelele cu neutroni – cele mai dense obiecte din univers – au câmpuri de aproximativ 1.014 gauss, în timp ce magneții de frigider produc un câmp de aproximativ 100 gauss, iar câmpul magnetic protector al Pământului este de doar 0,5 gauss.

Aceasta înseamnă că câmpul magnetic generat de ciocnirile ionilor grei decentrați „este probabil cel mai puternic din universul nostru”, a spus Wang.

Câmpul magnetic generat a fost mult mai mare decât câmpul magnetic al unei stele neutronice(în stoc)

Cu toate acestea, așa cum am explicat mai înainte, oamenii de știință nu au reușit să măsoare câmpul în mod direct. Deci, în schimb, au observat mișcarea colectivă a particulelor încărcate.

„Am vrut să vedem dacă particulele încărcate generate de coliziunile de ioni grei în afara centrului au fost deviate într-un mod care ar putea fi explicat doar prin prezența unui câmp electromagnetic în bucățile mici de QGP care au apărut în aceste ciocniri”, a spus Aihong Tang. , un fizician al laboratorului Brookhaven.

Echipa a urmărit mișcarea colectivă a diferitelor perechi de particule încărcate în timp ce a exclus influența influențelor neelectromagnetice concurente.

„În cele din urmă, vedem un model de deflexie dependent de sarcină care poate fi stimulat doar de un câmp electromagnetic în QGP – un semn clar al inducției Faraday (o lege care afirmă că schimbarea fluxului magnetic induce un câmp electric)”, a confirmat Tang.

Acum că oamenii de știință au dovezi că câmpurile magnetice generează un câmp electromagnetic în QGP, ei pot verifica conductivitatea QGP.

„Aceasta este o caracteristică de bază și importantă”, a spus Shen. „Putem deduce valoarea conductivității din măsurarea noastră a mișcării colective.

„Amploarea deflexiunii particulelor este direct legată de puterea câmpului electromagnetic și de conductivitatea QGP și nimeni nu a măsurat conductivitatea QGP până acum.”

abonament Pentru buletinul nostru informativ săptămânal gratuit Indy100

Împărtășiți-vă părerea în știrile noastre democratice. Faceți clic pe pictograma de vot pozitiv din partea de sus a paginii pentru a ajuta acest articol să urce în clasamentul indy100