Wetenschappers hebben zojuist het sterkste magnetische veld in het universum gecreëerd

Je hebt waarschijnlijk nog nooit van magnetars gehoord, maar kort gezegd zijn het een vreemd type neutronenster waarvan het magnetische veld ongeveer een biljoen keer sterker is dan dat van de aarde.

Om hun kracht te illustreren: als je dichtbij een magnetar komt op ongeveer 1000 kilometer afstand, wordt je hele lichaam vernietigd.

Zijn onvoorstelbaar krachtige veld zal elektronen wegscheuren van je atomen, waardoor je verandert in een wolk van mono-atomaire ionen – afzonderlijke atomen zonder elektronen – zoals AardeSkyOpmerkingen.

Wetenschappers hebben echter zojuist ontdekt dat er regio's kunnen zijn, precies hier op onze geliefde planeet, waar magnetismeflitsen met zo'n kracht exploderen dat magnetars er positief zwak uitzien.

Hoe is dit in hemelsnaam mogelijk? Je vraagt. Nou, het antwoord is niet duidelijk.

Het begint bij het Brookhaven National Laboratory van het Amerikaanse ministerie van Energie. Of beter gezegd: binnen Relativistische zware ionenbotser (RHIC).

Wetenschappers kunnen de paden volgen van deeltjes die voortkomen uit botsingen met zware ionen bij RHIC(Roger Stoutenberg en Jane Abramowitz/Brookhaven National Laboratory)

Na het tegen elkaar slaan van de kernen van verschillende zware ionen in deze enorme deeltjesversneller, vonden natuurkundigen van het Brookhaven Laboratory bewijs van scalaire magnetische velden.

Door nu de beweging van nog kleinere deeltjes te meten – quarks (de basiseenheden van alle zichtbare materie in het universum) en gluonen (de ‘lijm’ die quarks bij elkaar houdt om bijvoorbeeld protonen en neutronen te vormen) – hopen wetenschappers nieuwe inzichten te verkrijgen. inzicht in de diepe innerlijke werking van atomen.

Het is belangrijk op te merken dat er naast deze twee elementaire deeltjes ook antiquarks bestaan.

Voor elke “smaak” van quark is er een antiquark, die dezelfde massa en rustenergie heeft als de tegenovergestelde quark, maar met de tegenovergestelde lading en kwantumgetal.

De levensduur van quarks en antiquarks in kerndeeltjes is kort. Maar hoe beter we kunnen begrijpen hoe ze bewegen en op elkaar inwerken, des te beter zullen experts begrijpen hoe materie – en dus het hele universum – is opgebouwd.

Om de activiteit van deze fundamentele deeltjes in kaart te brengen, hebben natuurkundigen een extreem sterk magnetisch veld nodig.

Om dit te creëren gebruikte het team van Brookhaven Laboratory RHIC om excentrische botsingen van zware atoomkernen te creëren – in dit geval goud.

Het sterke magnetische veld dat door dit proces werd gegenereerd, genereerde een elektrische stroom in de quarks en gluonen die werden ‘bevrijd’ van de protonen en neutronen die zich tijdens de botsingen hadden gescheiden.

Het resultaat is dat experts nu een nieuwe manier hebben bedacht om de elektrische geleidbaarheid van dit ‘quark-gluonplasma’ (QGP) – de toestand waarin quarks en gluonen zich losmaken van botsende protonen en neutronen – te bestuderen – wat ons begrip van deze zaken. De fundamentele bouwstenen van het leven.

De botsing van zware ionen genereert een extreem sterk elektromagnetisch veld(Tiffany Bowman en Jane Abramowitz/Brookhaven National Laboratory)

“Dit is de eerste meting van hoe een magnetisch veld interageert met een quark-gluonplasma (QGP)”, zegt Duo Chen, een natuurkundige van de Chinese Fudan Universiteit en leider van de nieuwe analyse. een vergunning.

Het meten van het effect van deze botsingen buiten het centrum op stromende deeltjes is inderdaad de enige manier om direct bewijs te leveren van het bestaan ​​van deze sterke magnetische velden.

Deskundigen hebben lang geloofd dat dergelijke botsingen buiten het centrum sterke magnetische velden zouden genereren, maar het is jarenlang onmogelijk geweest om dit te bewijzen.

Dit komt omdat dingen heel snel gebeuren bij botsingen met zware ionen, waardoor het veld niet lang meegaat.

Met niet lang bedoelen we dat het binnen tien miljoenste van een miljardste van een miljardste van een seconde verdwijnt, wat het onvermijdelijk moeilijk maakt om het op te merken.

Maar hoe vluchtig dit rijk ook was, het was beslist enorm krachtig. Dit komt omdat een deel van de niet-botsende, positief geladen protonen en neutrale neutronen waaruit de kernen bestaan, in een spiraalvorm naar buiten worden gestuurd, waardoor een werveling van magnetisme ontstaat die zo sterk is dat deze meer gauss (eenheid van magnetische inductie) oplevert dan een neutronenster.

“Deze snel bewegende positieve ladingen zouden een extreem sterk magnetisch veld moeten genereren, dat naar verwachting 1018 gauss zal zijn”, legt natuurkundige Gang Wang van de UCLA uit.

Ter vergelijking, merkte hij op, hebben neutronensterren – de dichtste objecten in het universum – velden van ongeveer 1.014 gauss, terwijl koelkastmagneten een veld van ongeveer 100 gauss produceren, en het beschermende magnetische veld van de aarde slechts 0,5 gauss is.

Dit betekent dat het magnetische veld dat wordt gegenereerd door botsingen van zware ionen uit het centrum “waarschijnlijk het sterkste in ons universum is”, zei Wang.

Het opgewekte magnetische veld was veel groter dan het magnetische veld van een neutronenster(Istock)

Zoals we eerder hebben uitgelegd, zijn wetenschappers er echter niet in geslaagd het veld rechtstreeks te meten. In plaats daarvan observeerden ze de collectieve beweging van geladen deeltjes.

“We wilden zien of de geladen deeltjes die werden gegenereerd door botsingen met zware ionen, werden afgebogen op een manier die alleen kon worden verklaard door de aanwezigheid van een elektromagnetisch veld in de kleine deeltjes van QGP die bij deze botsingen ontstonden”, zegt Aihong Tang. , een natuurkundige van het Brookhaven Laboratory.

Het team volgde de collectieve beweging van verschillende paren geladen deeltjes, terwijl de invloed van concurrerende niet-elektromagnetische invloeden werd uitgesloten.

“Uiteindelijk zien we een patroon van ladingsafhankelijke afbuiging dat alleen kan worden gestimuleerd door een elektromagnetisch veld in de QGP – een duidelijk teken van Faraday-inductie (een wet die stelt dat veranderende magnetische flux een elektrisch veld induceert),” bevestigde Tang.

Nu wetenschappers bewijs hebben dat magnetische velden een elektromagnetisch veld genereren in QGP, kunnen ze de geleidbaarheid van QGP controleren.

“Dit is een fundamenteel en belangrijk kenmerk”, zei Shen. “We kunnen de waarde van geleidbaarheid afleiden uit onze meting van collectieve beweging.

“De mate van deeltjesafbuiging houdt rechtstreeks verband met de sterkte van het elektromagnetische veld en de geleidbaarheid van de QGP, en niemand heeft de geleidbaarheid van de QGP eerder gemeten.”

abonnement Voor onze gratis wekelijkse Indy100-nieuwsbrief

Deel uw mening in ons democratische nieuws. Klik op het upvote-pictogram bovenaan de pagina om dit artikel hogerop te brengen op de indy100-ranglijst