Bilim insanları evrendeki en güçlü manyetik alanı yarattı

Muhtemelen magnetarları hiç duymamışsınızdır, ama kısacası, manyetik alanı Dünya'nınkinden trilyon kat daha güçlü olan tuhaf bir tür nötron yıldızıdırlar.

Güçlerini göstermek gerekirse, yaklaşık 1000 kilometre (600 mil) uzaklıktaki bir magnetara yaklaşırsanız tüm vücudunuz yok olacaktır.

Hayal edilemeyecek kadar güçlü alanı, elektronları atomlarınızdan koparacak ve sizi tek atomlu iyonlardan oluşan bir buluta (elektronsuz tek atomlar) dönüştürecektir. DünyaGökyüzüNotlar.

Ancak bilim insanları, tam burada, sevgili gezegenimizde, manyetizma parıltılarının öyle bir kuvvetle patladığı ve magnetarların tamamen zayıf görünmesine neden olan bölgeler olabileceğini yeni keşfettiler.

Bu nasıl mümkün olabilir? Sen sor. Cevap belli değil.

ABD Enerji Bakanlığı'nın Brookhaven Ulusal Laboratuvarı'nda başlıyor. Veya daha spesifik olarak, Göreli Ağır İyon Çarpıştırıcısı (RHIC).

Bilim adamları RHIC'deki ağır iyon çarpışmalarından ortaya çıkan parçacıkların yollarını izleyebilir(Roger Stoutenberg ve Jane Abramowitz/Brookhaven Ulusal Laboratuvarı)

Brookhaven Laboratuvarı'ndaki fizikçiler, bu devasa parçacık hızlandırıcıda farklı ağır iyonların çekirdeklerini bir araya getirdikten sonra skaler manyetik alanların kanıtlarını buldular.

Şimdi, bilim insanları daha da küçük parçacıkların (kuarklar (evrendeki tüm görünür maddelerin temel birimleri) ve gluonlar (kuarkları proton ve nötron gibi şeyleri oluşturmak için bir arada tutan “yapıştırıcı”) hareketini ölçerek yeni kazanımlar elde etmeyi umuyorlar) Atomların derin iç işleyişine dair içgörü.

Bu iki temel parçacığın yanı sıra antikuarkların da bulunduğunu belirtmek önemlidir.

Kuarkın her “çeşnisine” karşılık, karşı kuarkla aynı kütleye ve dinlenme enerjisine sahip, ancak zıt yüke ve zıt kuantum sayısına sahip bir antikuark vardır.

Nükleer parçacıkların içindeki kuarkların ve antikuarkların ömrü kısadır. Ancak bunların nasıl hareket ettiğini ve etkileşime girdiğini ne kadar çok anlarsak, maddenin ve dolayısıyla tüm evrenin nasıl inşa edildiğini anlama konusunda da o kadar iyi uzmanlar olacak.

Bu temel parçacıkların aktivitesinin haritasını çıkarmak için fizikçilerin son derece güçlü bir manyetik alana ihtiyacı var.

Bunu oluşturmak için Brookhaven Laboratuvarı'ndaki ekip, ağır atom çekirdeklerinin (bu durumda altın) merkez dışı çarpışmalarını oluşturmak için RHIC'yi kullandı.

Bu sürecin ürettiği güçlü manyetik alan, çarpışmalar sırasında ayrılan proton ve nötronlardan “kurtarılan” kuarklar ve gluonlarda bir elektrik akımı üretti.

Sonuç olarak uzmanlar artık bu “kuark-gluon plazmasının” (QGP) (kuarkların ve gluonların çarpışan proton ve nötronlardan kurtulduğu durum) elektriksel iletkenliğini incelemek için yeni bir yol tasarladılar; bu da anlayışımızı geliştirmemize yardımcı olacak. bu konulardan. Yaşamın yapı taşları.

Ağır iyonların çarpışması son derece güçlü bir elektromanyetik alan oluşturur(Tiffany Bowman ve Jane Abramowitz/Brookhaven Ulusal Laboratuvarı)

Çin'in Fudan Üniversitesi'nden fizikçi ve yeni analizin başkanı Duo Chen, “Bu, manyetik alanın kuark-gluon plazması (QGP) ile nasıl etkileşime girdiğinin ilk ölçümü” dedi. izin.

Aslında, bu merkez dışı çarpışmaların akan parçacıklar üzerindeki etkisini ölçmek, bu güçlü manyetik alanların varlığına dair doğrudan kanıt sağlamanın tek yoludur.

Uzmanlar uzun süredir bu tür merkez dışı çarpışmaların güçlü manyetik alanlar oluşturacağına inanıyordu, ancak bunu kanıtlamak yıllardır imkansızdı.

Bunun nedeni, ağır iyon çarpışmalarında olayların çok hızlı gerçekleşmesidir, bu da alanın uzun süre dayanmadığı anlamına gelir.

Çok geçmeden, saniyenin milyarda birinin milyarda birinin on milyonda biri kadar bir sürede ortadan kaybolduğunu kastediyoruz, bu da kaçınılmaz olarak fark edilmesini zorlaştırıyor.

Ancak bu bölge ne kadar geçici olursa olsun kesinlikle cehennem kadar güçlüydü. Bunun nedeni, çekirdeği oluşturan çarpışmayan, pozitif yüklü protonların ve nötr nötronların bir kısmının spiral şeklinde dışarı gönderilerek, o kadar güçlü bir manyetizma girdabı yaratmasıdır ki, bir nötron yıldızından daha fazla gauss (manyetik indüksiyon birimi) sağlar.

UCLA fizikçisi Gang Wang, “Bu hızlı hareket eden pozitif yükler, 1018 gauss olması beklenen son derece güçlü bir manyetik alan oluşturmalıdır” diye açıkladı.

Karşılaştırıldığında, evrendeki en yoğun nesneler olan nötron yıldızlarının yaklaşık 1.014 Gauss'luk alana sahip olduğunu, buzdolabı mıknatıslarının ise yaklaşık 100 Gauss'luk bir alan ürettiğini ve Dünya'nın koruyucu manyetik alanının yalnızca 0,5 Gauss olduğunu belirtti.

Wang, bunun, merkez dışı ağır iyonların çarpışmasıyla oluşturulan manyetik alanın “muhtemelen evrenimizdeki en güçlü alan olduğu” anlamına geldiğini söyledi.

Üretilen manyetik alan, bir nötron yıldızının manyetik alanından çok daha büyüktü(Istock)

Ancak daha önce de açıkladığımız gibi bilim insanları alanı doğrudan ölçemediler. Bunun yerine yüklü parçacıkların kolektif hareketini gözlemlediler.

Aihong Tang, “Merkez dışı ağır iyon çarpışmaları tarafından üretilen yüklü parçacıkların, yalnızca bu çarpışmalarda ortaya çıkan küçük QGP parçacıklarındaki elektromanyetik alanın varlığıyla açıklanabilecek bir şekilde saptırılıp saptırılmadığını görmek istedik” dedi. Brookhaven Laboratuvarı fizikçisi.

Ekip, farklı yüklü parçacık çiftlerinin kolektif hareketini takip ederken, elektromanyetik olmayan rakip etkilerin etkisini de göz ardı etti.

Tang, “Sonuçta, yalnızca QGP'deki bir elektromanyetik alan tarafından uyarılabilen yüke bağlı bir sapma modeli görüyoruz – Faraday indüksiyonunun açık bir işareti (manyetik akının değişmesinin bir elektrik alanını indüklediğini belirten bir yasa),” diye doğruladı.

Artık bilim insanları, manyetik alanların QGP'de elektromanyetik alan oluşturduğuna dair kanıtlara sahip olduklarına göre, QGP'nin iletkenliğini kontrol edebilirler.

Shen, “Bu temel ve önemli bir özellik” dedi. “Kolektif hareket ölçümümüzden iletkenliğin değerini çıkarabiliriz.

“Parçacık sapmasının boyutu, elektromanyetik alanın gücü ve QGP'nin iletkenliği ile doğrudan ilişkilidir ve daha önce hiç kimse QGP'nin iletkenliğini ölçmemiştir.”

abonelik Ücretsiz haftalık Indy100 bültenimiz için

Düşüncenizi demokratik haberimizde paylaşın. Bu makalenin indy100 sıralamasında yukarılara taşınmasına yardımcı olmak için sayfanın üst kısmındaki olumlu oy simgesine tıklayın