Космос — это место с сильными магнитными полями. Например, магнетары могут порождать магнитные поля силой более 100 триллионов гаусс — в сравнении: магнит на вашем холодильнике создает поле силой всего лишь 100 гаусс. Этот чрезвычайно интенсивный магнетизм может искривить форму звезды до такой степени, что звезда излучает гравитационные волны в космос.
Звучит удивительно, не так ли? Однако это магнитное поле, изменяющее пространство и время, даже не приближается к мощности полей, создаваемых в квантовом мире.
Новое исследование, проведенное в Брукхейвенской национальной лаборатории в рамках эксперимента "Соленоидальный трекер" в RHIC (STAR), использующего релятивистский коллайдер тяжелых ионов в Аптоне, штат Нью-Йорк, выявило "сверхсильное" магнитное поле внутри кварк-глюонной плазмы, сформировавшейся после нецентрального столкновения тяжелых атомных ядер. Согласно опубликованным на прошлой неделе результатам в журнале Physical Review X, это магнитное поле было примерно в 10 000 раз сильнее, чем у магнетара.
Соавтор Ганг Ванг, физик STAR из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе, поясняет:
Эти быстро движущиеся положительные заряды должны создавать очень сильное магнитное поле, которое, по оценкам, достигает силы 10^18 гаусс. Это, вероятно, самое сильное магнитное поле в нашей Вселенной.
Используя RHIC размером с дом, ученые отслеживали траектории столкновений тяжелых ионов (таких как золото) после нецентрального столкновения. Теории предсказывают, что такие столкновения должны создавать сильное магнитное поле — некоторые положительно заряженные протоны и нейтральные нейтроны, не участвующие в столкновении, начинают вращаться в образовавшейся кварк-глюонной плазме, при этом приближаясь к скорости света.
После исключения других причин такого сильного магнитного поля исследователи обнаружили "отклонение, зависящее от заряда", которое может быть вызвано только явлением, известным как индукция Фарадея. Эта специфическая индукция может быть вызвана только быстрым затуханием сильного магнитного поля. Это воздействие повлияло на траекторию заряженных частиц, которую исследователи смогли измерить.
И это важно, потому что, в отличие от магнетаров, которые просто создают мощные магнитные поля на протяжении всей своей жизни, эти сверхсильные магнитные поля, возникающие в результате нецентральных столкновений, существуют всего доли миллиардной или миллиардной доли секунды. Это делает их недоступными для непосредственного наблюдения, но их влияние можно заметить на возникающем рассеянии субатомных частиц.
Мы можем вывести значение проводимости на основе наших измерений коллективного движения. Степень отклонения частиц напрямую зависит от силы электромагнитного поля и проводимости в кварк-глюонной плазме — и ранее никто не измерял проводимость кварк-глюонной плазмы.
Понимание свойств кварк-глюонной плазмы помогает физикам понять, какой была Вселенная вскоре после Большого взрыва, до того, как свободные кварки и глюоны объединились в адроны — протоны и нейтроны, составляющие атомы. Эти столкновения также помогут ученым изучить сложность магнитного эффекта хиральности.
Так что, хотя Вселенная определенно обладает своей долей интенсивных магнитных полей, квантовый мир приглашает вас на размышления.
