Зіткнення іонів, яке провели фізики на прискорювачі частинок RHIC у Брукгейвенській національній лабораторії США, створило найсильніше магнітне поле у Всесвіті. Воно існувало частки секунди, але було у 10 тисяч разів потужнішим за магнітні поля, яке породжують у космосі нейтронні зорі, повідомляє Science Alert. Стаття про експеримент фізиків опублікована у Physical Review X.
Частина установки, де створюють кварк-глюонну плазму й найсильніші магнітні поля. Roger Stoutenburgh and Jen Abramowitz / Brookhaven National Laboratory
👋 Слідкуйте за наукою разом з нами — підписуйтеся на наш телеграм та інстаграм, буде цікаво!
Навіщо створювати настільки сильне магнітне поле?
У таких лабораторіях як Брукгейвенська, науковці на прискорювачах частинок фактично відтворюють середовище нашого Всесвіту у перші мільйонні частки секунди після Великого вибуху. Тоді було настільки гаряче, що елементарні частинки кварки й глюони ще не «склеїлися» у протони й нейтрони, які складають атомні ядра. Цей стан речовини називається кварк-глюонною плазмою, і його можна отримати у зіткненнях частинок на прискорювачах, що дає можливість перевіряти теорії про еволюцію Всесвіту та шукати невідомі раніше явища.
Зокрема вважається, що на кварк-глюонну плазму раннього Всесвіту мали впливати надзвичайно потужні магнітні поля, що змінили б рух частинок та потенційно могли вплинути на розподіл матерії та формування структури Всесвіту. І щоб з'ясувати це питання, фізики Брукгейвенської лабораторії створили для своєї кварк-глюонної плазми надзвичайно потужне магнітне поле.
Як зробили магнітне поле?
Нічого особливого для створення магнітного поля дослідники не робили: воно природно виникає під час зіткнень іонів золота й свинцю у прискорювачі частинок, якщо ці іони оминають один одного, а не переживають лобове зіткнення. Але попри потужність магнітного поля, що може виникнути, воно настільки короткотривале, що його важко навіть зареєструвати. Тому завданням фізиків було виявити події появи магнітного поля від зіткнень іонів за тим, якими шляхами пройшли частинки, що утворилися у зіткненні.
Художнє зображення магнітного поля й кварків та глюонів, що виникають у зіткненнях іонів. T. Bowman and J. Abramowitz / Brookhaven National Laboratory
Аналізуючи дані за 2014 і 2016 роки, фізики знайшли потрібні їм події. Так вони вперше підтвердили, що під час непрямих зіткнень іонів виникає магнітне поле величиною до 10^18 гауса (для порівняння, у звичайного домашнього магніту величина магнітного поля складає близько 100 гаусів). Завдяки цьому науковці тепер можуть виміряти й електропровідність кварк-глюонної плазми, використовуючи дані про відхилення польоту частинок під впливом магнітного поля. Науковці сподіваються, що їхній експеримент допоможе дізнатися більше про цей стан речовини, а також вже планують наступні експерименти, але за нижчих енергій зіткнень, у яких утворювані магнітні поля існуватимуть довше.
- Раніше надзвичайно сильне магнітне поле, подібне як у Брукгейвенській лабораторії, навмисно створили на Великому адронному колайдері. Так вчені сподівалися знайти магнітні монополі, але результатів експеримент не дав.