Aprile 15, 2024

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Gli scienziati hanno appena creato il campo magnetico più forte dell'universo

Gli scienziati hanno appena creato il campo magnetico più forte dell'universo

Probabilmente non hai mai sentito parlare di magnetar, ma in breve, sono uno strano tipo di stella di neutroni il cui campo magnetico è circa un trilione di volte più forte di quello terrestre.

Per illustrare il loro potere, se ti avvicini a una magnetar a circa 1.000 chilometri (600 miglia) di distanza, il tuo intero corpo verrà distrutto.

Il suo campo inimmaginabilmente potente strapperà gli elettroni ai tuoi atomi, trasformandoti in una nuvola di ioni monoatomici – singoli atomi senza elettroni – come TerraCieloAppunti.

Tuttavia, gli scienziati hanno appena scoperto che potrebbero esserci regioni, proprio qui sul nostro amato pianeta, dove lampi di magnetismo esplodono con tale forza da far apparire le magnetar decisamente deboli.

Come diavolo è possibile? Tu chiedi. Ebbene, la risposta non è chiara.

Si inizia al Brookhaven National Laboratory del Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti. O, più precisamente, in Collisore relativistico di ioni pesanti (RHIC).

Gli scienziati possono seguire i percorsi delle particelle che emergono dalle collisioni di ioni pesanti al RHIC(Roger Stoutenberg e Jane Abramowitz/Brookhaven National Laboratory)

Dopo aver fatto scontrare insieme i nuclei di diversi ioni pesanti in questo enorme acceleratore di particelle, i fisici del Brookhaven Laboratory hanno trovato prove di campi magnetici scalari.

Ora, misurando il movimento di particelle ancora più piccole – quark (le unità base di tutta la materia visibile nell’universo) e gluoni (la “colla” che tiene insieme i quark per formare protoni e neutroni) – gli scienziati sperano di ottenere nuovi risultati. comprensione del profondo funzionamento interno degli atomi.

È importante notare che oltre a queste due particelle elementari ci sono gli antiquark.

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Per ogni “sapore” di quark, esiste un antiquark, che ha la stessa massa ed energia di riposo del suo quark opposto, ma carica e numero quantico opposti.

La vita media dei quark e degli antiquark all’interno delle particelle nucleari è breve. Ma più riusciamo a capire come si muovono e interagiscono, più esperti diventeranno nel comprendere come è costruita la materia, e quindi l’intero universo.

Per mappare l’attività di queste particelle fondamentali, i fisici hanno bisogno di un campo magnetico estremamente forte.

Per creare questo, il team del Brookhaven Laboratory ha utilizzato RHIC per creare collisioni decentrate di nuclei atomici pesanti, in questo caso l’oro.

Il forte campo magnetico generato da questo processo generava una corrente elettrica nei quark e nei gluoni che venivano “liberati” dai protoni e neutroni che si erano separati durante le collisioni.

Il risultato è che gli esperti hanno ora ideato un nuovo modo per studiare la conduttività elettrica di questo “plasma di quark e gluoni” (QGP) – lo stato in cui quark e gluoni si liberano dalla collisione di protoni e neutroni – che aiuterà a migliorare la nostra comprensione del fenomeno. queste questioni. Gli elementi costitutivi fondamentali della vita.

La collisione di ioni pesanti genera un campo elettromagnetico estremamente forte(Tiffany Bowman e Jane Abramowitz/Brookhaven National Laboratory)

“Questa è la prima misurazione di come un campo magnetico interagisce con un plasma di quark e gluoni (QGP)”, ha affermato Duo Chen, fisico dell'Università cinese di Fudan e leader della nuova analisi. un permesso.

Infatti, misurare l’effetto di queste collisioni decentrate sulle particelle in movimento è l’unico modo per fornire una prova diretta dell’esistenza di questi forti campi magnetici.

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Gli esperti credono da tempo che tali collisioni decentrate genererebbero forti campi magnetici, ma per anni è stato impossibile dimostrarlo.

Questo perché le cose accadono molto rapidamente nelle collisioni di ioni pesanti, il che significa che il campo non dura a lungo.

Per non molto intendiamo che scompare entro dieci milionesimi di miliardesimo di miliardesimo di secondo, il che rende inevitabilmente difficile notarlo.

Tuttavia, non importa quanto fugace fosse questo regno, era sicuramente potente da morire. Questo perché alcuni dei protoni e dei neutroni neutri che non si scontrano e caricati positivamente che compongono i nuclei vengono inviati a spirale, creando un vortice di magnetismo così forte da fornire più gauss (unità di induzione magnetica) di una stella di neutroni.

“Queste cariche positive in rapido movimento dovrebbero generare un campo magnetico estremamente forte, previsto pari a 1018 gauss”, ha spiegato il fisico dell'UCLA Gang Wang.

In confronto, ha osservato, le stelle di neutroni – gli oggetti più densi dell’universo – hanno campi di circa 1.014 gauss, mentre i magneti da frigorifero producono un campo di circa 100 gauss e il campo magnetico protettivo della Terra è di soli 0,5 gauss.

Ciò significa che il campo magnetico generato dalle collisioni di ioni pesanti fuori centro “è probabilmente il più forte nel nostro universo”, ha detto Wang.

Il campo magnetico generato era molto più grande del campo magnetico di una stella di neutroni(Istock)

Tuttavia, come abbiamo spiegato prima, gli scienziati non sono stati in grado di misurare direttamente il campo. Quindi, invece, hanno osservato il movimento collettivo delle particelle cariche.

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“Volevamo vedere se le particelle cariche generate dalle collisioni di ioni pesanti fuori centro venivano deviate in un modo che poteva essere spiegato solo dalla presenza di un campo elettromagnetico nei piccoli granelli di QGP che si formavano in queste collisioni”, ha detto Aihong Tang. , un fisico del Brookhaven Laboratory.

Il team ha monitorato il movimento collettivo di diverse coppie di particelle cariche escludendo l’influenza di influenze non elettromagnetiche concorrenti.

“Alla fine, vediamo un modello di deflessione carica-dipendente che può essere stimolato solo da un campo elettromagnetico nel QGP – un chiaro segno di induzione di Faraday (una legge che afferma che il cambiamento del flusso magnetico induce un campo elettrico)”, ha confermato Tang.

Ora che gli scienziati hanno le prove che i campi magnetici generano un campo elettromagnetico nel QGP, possono verificarne la conduttività.

“Questa è una caratteristica fondamentale e importante”, ha detto Shen. “Possiamo dedurre il valore della conduttività dalla nostra misurazione del movimento collettivo.

“L’entità della deflessione delle particelle è direttamente correlata alla forza del campo elettromagnetico e alla conduttività del QGP, e nessuno ha mai misurato la conduttività del QGP prima”.

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