地球上可能存在难以想象的磁场

小夏 科学 更新 2024-03-06

宇宙中有些地方的物质变得如此剧烈地扭曲,以至于磁力已经发展成一种难以想象的力量。 这些高动态中子星的引力压缩核心,称为磁星,将磁场集中到大约100万亿高斯的强度。

然而,地球上可能有一些区域,微小的磁场闪烁着,其强度甚至远远大于这些宇宙怪物。

美国能源部布鲁克海文国家实验室的相对论重离子对撞机(RHIC)对粒子相互作用的分析发现,通过与各种重离子的原子核碰撞,在物质喷射物上留下了破纪录的磁场痕迹。

通过测量偏心碰撞释放的较小夸克和胶子粒子的弹片,物理学家深入了解了作用在原子内部的力。

强磁场。

艺术家对重离子碰撞产生的超强电磁场的印象。 (蒂芙尼·鲍曼(Tiffany Bowman)和詹·阿布拉莫维茨(Jen Abramowitz),布鲁克海文国家实验室)。

这是第一次测量磁场与夸克胶子等离子体(QGP)相互作用,“Solenoid***的物理学家Diyu Shen与美国能源部的RIC(STAR)合作说。

夸克是在量子暴风雪中闪烁的基本粒子,它们的相互作用由短暂的胶子粒子控制,这些胶子粒子将夸克和反夸克风暴组合成构成所有原子的质子和中子。

了解夸克和反夸克在短暂的生命周期中如何在核粒子中躲避和俯冲,有助于物理学家从头开始更好地理解物质的结构,但原子核心的空间并不适合胆小的人。

虽然理论上可以使用手性磁效应来绘制夸克及其带相反电荷的反夸克孪生体的活**,但在实践中,暴露的夸克和胶子雾中的电磁场太短而无法看到,并且很快就会屈服于竞争电流的流动。

物理学家认为,可能产生方便磁场的一个条件并不完全是中心重原子核之间的碰撞。

通过相互夹紧,大质量束中的质子将以带电涡旋的形式螺旋,这将产生强大的磁涡流 - 如此强大,以至于它们可以传输比颤抖的中子星更多的高斯。

恒星物理学家王刚说:“这些快速移动的正电荷应该会产生非常强的磁场,预计为1018高斯。 ”。

这可能是我们宇宙中最强的磁场。 ”

这将使这些磁闪光比最强大的磁星强大 10,000 倍,比典型冰箱磁铁的 100 高斯强大 10 万亿倍。

磁星可以产生数万年的磁涡,而这些质子感应的磁爆只持续十亿分之一秒,这使得任何磁场本身的瞥见都是不可能的。

然而,碰撞释放的带电夸克仍然可以感觉到它的存在。

恒星探测器的叠加图像显示了高能正面金碰撞的粒子轨迹。

恒星探测器的叠加图像显示了高能正面金碰撞的粒子轨迹。 (Roger Stoutenburgh 和 Jen Abramowitz,布鲁克海文国家实验室)。

通过将金核投掷到不同的能量,以及钌和锆相互碰撞,研究人员能够筛选残余物并确定表明存在磁场的粒子所采取的路径。

知道了这一点,他们就可以测量粒子的分布,提供有关夸克胶子等离子体电导率的重要细节。

“我们可以从集体运动的测量中推断出电导率的价值,”Shen说。 ”。

粒子偏转的程度与QGP中的电磁场强度和电导率直接相关——以前没有人测量过QGP的电导率。 ”

该研究发表在《物理评论X》上。

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