Самые сильные магнитные поля во Вселенной могут находиться прямо здесь, на Земле
Во Вселенной есть места, где материя настолько сильно искажается, что магнетизм превращается в невообразимую силу. Известные как магнетары, гравитационно-сжатые ядра этих высокодинамичных нейтронных звезд концентрируют магнитные поля силой около 100 триллионов гаусс.
Тем не менее, здесь, на Земле, могут быть зоны, где крошечные очаги магнетизма мерцают с силой, которая намного превосходят даже этих космических чудовищ.
Анализ взаимодействий частиц на релятивистском коллайдере тяжелых ионов (RHIC) в Брукхейвенской национальной лаборатории Министерства энергетики США обнаружил следы рекордных магнитных полей, запечатленных на распылении материала, образующегося при столкновении ядер различных тяжелых ионов.
Измеряя шрапнель еще более мелких кварковых и глюонных частиц, высвобождаемых в результате нецентральных столкновений, физики получили представление о силах, действующих на работайте глубоко внутри атомов.
«Это первое измерение того, как магнитное поле взаимодействует с кварк-глюонной плазмой (КГП)», — говорит Дию Шен, исследователь физик из коллаборации Solenoidal Tracker в RHIC (STAR) Министерства энергетики.
Кварки — это фундаментальные частицы, которые появляются и исчезают в квантовых снежных бурях, их взаимодействия управляются кратковременно живущими глюонными частицами, которые связывают кварк и Антикварки превращаются в протоны и нейтроны, из которых состоят все атомы.
Знание того, как кварки и антикварки ныряют и ныряют за свое короткое время жизни внутрь ядерных частиц, помогает физикам лучше понять устройство материи с нуля. Пространство в сердце атома — не место для слабонервных.
Хотя теоретически возможно составить карту активности кварков и их противоположно заряженных антикварковых двойников, используя так называемый киральный магнитный эффект, в На практике электромагнитное поле в тумане открытых кварков и глюонов слишком недолговечно, чтобы его можно было заметить, и быстро поддается потоку конкурирующих токов.
Одной из ситуаций, в которой физики считали, что удобное магнитное поле может быть возникло столкновение между тяжелыми ядрами, расположенными не совсем по центру.
Сталкиваясь друг с другом, протоны внутри массивных пучков будут направляться по спирали в заряженный вихрь, что приведет к возникновению мощного вихря магнетизма – так мощные, они могут излучать больше гаусса, чем трясущаяся нейтронная звезда.
«Эти быстро движущиеся положительные заряды должны генерировать очень сильное магнитное поле, которое, по прогнозам, будет 1018 гаусс», говорит физик STAR Ган Ван.
«Это, вероятно, самое сильное магнитное поле в нашей Вселенной».
Это сделает эти вспышки магнетизма в 10 000 раз сильнее, чем у самого мощного магнетара, и В 10 квадриллионов раз сильнее, чем 100 гаусс обычного магнита на холодильник.
Там, где магнетары могли генерировать свои магнитные водовороты в течение десятков тысяч лет, эти вызванные протонами всплески магнетизма длились бы всего лишь десятимиллионные доли миллиардную долю секунды, что делает невозможным какое-либо представление о самом поле.
Однако его присутствие все равно будет ощущаться заряженными кварками, высвободившимися в результате столкновения.
Бросая друг в друга ядра золота с различными энергиями, а также взаимные столкновения рутения и циркония, исследователи смогли проанализировать остатки и идентифицировать пути, пройденные частицами, которые указывали на присутствие магнитного поля.
Зная это, они могли измерить распределение частиц таким образом, чтобы получить важные детали об электропроводности кварк-глюонной плазмы.
>
«Мы можем сделать вывод о значении проводимости на основе наших измерений коллективного движения», — говорит Шен.
«Степень отклонения частиц напрямую зависит от силы электромагнитного поля. и проводимость в QGP – и никто раньше не измерял проводимость QGP».
Это исследование было опубликовано в Physical Review X.
