أنشأ العلماء أقوى مجال مغناطيسي في الكون

ربما لم تسمع عن المجالات المغناطيسية، لكنها باختصار نوع غريب من النجوم النيوترونية أقوى تريليون مرة من المجال المغناطيسي للأرض.

لتوضيح قوتهم، إذا اقتربت من مغناطيس على بعد 1000 كيلومتر (600 ميل)، فسيتم تدمير جسمك بالكامل.

مجاله القوي بشكل لا يمكن تصوره يمزق الإلكترونات من ذراتك، ويحولك إلى سحابة من الأيونات أحادية الذرة – ذرات واحدة بدون إلكترونات. إيرثسكيملحوظات.

ومع ذلك، اكتشف العلماء للتو أنه قد تكون هناك مناطق على كوكبنا الحبيب تندلع فيها ومضات من المغناطيسية بقوة تجعل المغناطيس يبدو ضعيفًا بشكل إيجابي.

كيف بحق السماء هذا ممكن؟ أنت تسأل. حسنًا، الجواب ليس واضحًا.

يبدأ الأمر في مختبر بروكهافن الوطني التابع لوزارة الطاقة الأمريكية. أو بشكل أكثر تحديدا، لها تصادم الأيونات الثقيلة النسبي (RHIC).

يستطيع العلماء في RHIC تتبع مسارات الجسيمات المنبعثة من تصادمات الأيونات الثقيلة.(روجر ستوتنبرج وجين أبراموفيتز/مختبر بروكهافن الوطني)

بعد تحطيم نوى الأيونات الثقيلة المختلفة معًا في معجل الجسيمات الضخم هذا، وجد الفيزيائيون في مختبر بروكهافن دليلاً على وجود مجالات مغناطيسية قياسية.

الآن، من خلال قياس حركة الجسيمات الأصغر – الكواركات (الوحدات الأساسية لجميع المواد المرئية في الكون) والغلوونات (“الغراء” الذي يربط الكواركات معًا لتكوين أشياء مثل البروتونات والنيوترونات) – يأمل العلماء في الحصول على حل جديد نظرة ثاقبة العمل الداخلي العميق للذرات.

تجدر الإشارة إلى أنه إلى جانب هذين الجسيمين الأساسيين، هناك أيضًا جسيمات قديمة.

لكل “نكهة” كوارك، هناك كوارك قديم له نفس الكتلة والطاقة مثل الكوارك المقابل له، ولكن بشحنة معاكسة وعدد كمي.

الكواركات والكواركات الموجودة داخل الجسيمات النووية لها عمر قصير. ولكن كلما تمكنا من فهم كيفية تحركها وتفاعلها، كلما أصبح العلماء أفضل في فهم كيفية تركيب المادة، وبالتالي الكون بأكمله.

ولرسم خريطة لنشاط هذه الجسيمات الأولية، يحتاج الفيزيائيون إلى مجال مغناطيسي قوي للغاية.

لإنشاء هذا، استخدم الفريق في مختبر Brookhaven RHIC لإنشاء تصادمات خارج المركز للنوى الثقيلة – في هذه الحالة، الذهب.

أدى المجال المغناطيسي القوي الناتج عن هذه العملية إلى توليد تيار في الكواركات والجلونات، والتي تم “تحريرها” من البروتونات والنيوترونات المنفصلة أثناء التصادمات.

ونتيجة لذلك، طور الخبراء الآن طريقة جديدة لدراسة التوصيل الكهربائي لهذه “بلازما الكوارك-غلوون” (QGP) – وهي الحالة التي يتم فيها إطلاق الكواركات والغلوونات من تصادم البروتونات والنيوترونات – والتي يمكن أن تساعد في تحسين فهمنا. اللبنات الأساسية للحياة.

تصادم الأيونات الثقيلة يخلق مجالًا كهرومغناطيسيًا قويًا بشكل لا يصدق(تيفاني بومان وجين أبراموفيتز/مختبر بروكهافن الوطني)

وقال ثيو شين، عالم الفيزياء في جامعة فودان الصينية ورئيس التحليل الجديد: “هذا هو القياس الأول لكيفية تفاعل المجال المغناطيسي مع بلازما كوارك غلوون (QGP).” تصريح.

وفي الواقع، فإن تأثير هذه الاصطدامات البعيدة عن المركز مع الجسيمات المتدفقة هو الطريقة الوحيدة لتقديم دليل مباشر على وجود هذه المجالات المغناطيسية القوية.

لقد اعتقد الخبراء منذ فترة طويلة أن مثل هذه التصادمات خارج المركز من شأنها أن تولد مجالات مغناطيسية قوية، ولكن ثبت أن ذلك مستحيل لسنوات.

وذلك لأنه في الاصطدامات الأيونية العالية تحدث الأشياء بسرعة كبيرة، مما يعني أن المجال لا يدوم طويلاً.

وعلى مدى فترات طويلة من الزمن، يعني ذلك اختفاء عشرة ملايين من مليار من الثانية، وهو أمر يصعب ملاحظته حتماً.

ومع ذلك، مهما كان هذا المجال سريع الزوال، فمن المؤكد أن الجحيم قوي. وذلك لأن بعض البروتونات غير المتصادمة ذات الشحنة الموجبة والنيوترونات المحايدة التي تشكل النواة يتم إرسالها للدوران، مما ينتج عنه مجال مغناطيسي قوي جدًا لدرجة أنه يوفر جاوسًا أكبر (وحدة الحث المغناطيسي) من النجم النيوتروني.

وأوضح عالم الفيزياء بجامعة كاليفورنيا جانج وانج: “هذه الشحنات الإيجابية سريعة الحركة يجب أن تخلق مجالًا مغناطيسيًا قويًا للغاية، والذي من المتوقع أن يكون 1018 غاوس”.

وبالمقارنة، فإن النجوم النيوترونية – وهي الأجسام الأكثر كثافة في الكون – لديها مجالات تبلغ حوالي 1014 غاوس، في حين تنتج مغناطيس الثلاجة مجالًا يبلغ حوالي 100 غاوس، والمجال المغناطيسي الذي يحمي الأرض يبلغ 0.5 غاوس فقط.

وقال وانغ إن هذا يعني أن المجال المغناطيسي الناتج عن اصطدامات الأيونات الثقيلة خارج المركز “ربما يكون الأقوى في عالمنا”.

كان توليد المجال المغناطيسي أكبر بكثير من توليد المجال المغناطيسي للنجم النيوتروني(إستوك)

ومع ذلك، وكما أوضحنا سابقًا، لم يتمكن العلماء من قياس المجال بشكل مباشر. لذا، بدلًا من ذلك، لاحظوا الحركة الجماعية للجسيمات المشحونة.

قال إيهونج تانج: “أردنا أن نرى ما إذا كانت الجسيمات المشحونة الناتجة عن تصادمات الأيونات الثقيلة خارج المركز قد انحرفت بطريقة لا يمكن تفسيرها إلا من خلال وجود مجال كهرومغناطيسي في النقاط الصغيرة من QGP التي نشأت في هذه التصادمات”. فيزيائي مختبر بروكهافن.

قام الفريق بتتبع الحركة الجماعية لأزواج مختلفة من الجسيمات المشحونة مع استبعاد تأثير التأثيرات غير الكهرومغناطيسية المتنافسة.

أكد تانغ: “في النهاية، نرى نمط انحراف معتمد على الشحنة ناجم فقط عن المجال الكهرومغناطيسي في QGP – وهي علامة واضحة على تحريض فاراداي (الذي ينص على أن التدفق المغناطيسي المتغير يستحث مجالًا كهربائيًا).”

الآن بعد أن أصبح لدى العلماء دليل على أن المجالات المغناطيسية تولد مجالًا كهرومغناطيسيًا في QGP، يمكنهم التحقق من موصلية QGP.

وقال شين “هذا أصل أساسي وهام”. “يمكننا استنتاج قيمة الموصلية من قياس حركة المفاصل.

“إن درجة انحراف الجسيمات ترتبط ارتباطًا مباشرًا بقوة المجال الكهرومغناطيسي والموصلية في QGP، ولم يقم أحد بقياس الموصلية في QGP من قبل.”

اشتراك للحصول على النشرة الإخبارية الأسبوعية المجانية Indy100

شارك برأيك في أخبارنا الديمقراطية. انقر على أيقونة التصويت الإيجابي في أعلى الصفحة للمساعدة في رفع هذه المقالة في تصنيفات indy100