Cientistas acabam de criar o campo magnético mais forte do universo

Você provavelmente nunca ouviu falar de magnetares, mas, resumindo, eles são um tipo estranho de estrela de nêutrons cujo campo magnético é cerca de um trilhão de vezes mais forte que o da Terra.

Para ilustrar o seu poder, se você chegar perto de um magnetar a cerca de 1.000 quilômetros (600 milhas) de distância, todo o seu corpo será destruído.

Seu campo inimaginavelmente poderoso arrancará elétrons de seus átomos, transformando você em uma nuvem de íons monoatômicos – átomos únicos sem elétrons – como Céu TerrestreNotas.

No entanto, os cientistas acabaram de descobrir que pode haver regiões, aqui mesmo no nosso amado planeta, onde flashes de magnetismo explodem com tal força que fazem com que os magnetares pareçam positivamente fracos.

Como diabos isso é possível? Você pergunta. Bem, a resposta não é clara.

Tudo começa no Laboratório Nacional Brookhaven do Departamento de Energia dos EUA. Ou, mais especificamente, em Colisor Relativístico de Íons Pesados ​​(RHIC).

Os cientistas podem rastrear os caminhos das partículas emergentes de colisões de íons pesados ​​no RHIC(Roger Stoutenberg e Jane Abramowitz/Laboratório Nacional Brookhaven)

Depois de esmagar os núcleos de diferentes íons pesados ​​neste enorme acelerador de partículas, os físicos do Laboratório Brookhaven encontraram evidências de campos magnéticos escalares.

Agora, ao medir o movimento de partículas ainda menores – quarks (as unidades básicas de toda a matéria visível no universo) e glúons (a “cola” que mantém os quarks unidos para formar prótons e nêutrons) – os cientistas esperam ganhar novos visão sobre o funcionamento interno profundo dos átomos.

É importante notar que além dessas duas partículas elementares, existem antiquarks.

Para cada “sabor” de quark, existe um antiquark, que tem a mesma massa e energia de repouso que seu quark oposto, mas com carga e número quântico opostos.

A vida útil dos quarks e antiquarks dentro das partículas nucleares é curta. Mas quanto mais compreendermos como se movem e interagem, melhores especialistas se tornarão na compreensão de como a matéria – e, portanto, todo o universo – é construída.

Para mapear a atividade destas partículas fundamentais, os físicos precisam de um campo magnético extremamente forte.

Para criar isso, a equipe do Laboratório Brookhaven usou o RHIC para criar colisões descentralizadas de núcleos atômicos pesados ​​– neste caso, ouro.

O forte campo magnético gerado por este processo gerou uma corrente elétrica nos quarks e glúons que foram “liberados” dos prótons e nêutrons que se separaram durante as colisões.

O resultado é que os especialistas criaram agora uma nova forma de estudar a condutividade eléctrica deste “plasma de quark-gluões” (QGP) – o estado em que os quarks e os gluões se libertam da colisão de protões e neutrões – o que ajudará a melhorar a nossa compreensão de esses assuntos. Os blocos básicos de construção da vida.

A colisão de íons pesados ​​gera um campo eletromagnético extremamente forte(Tiffany Bowman e Jane Abramowitz/Laboratório Nacional Brookhaven)

“Esta é a primeira medição de como um campo magnético interage com um plasma de quark-gluon (QGP)”, disse Duo Chen, físico da Universidade Fudan da China e líder da nova análise. uma permissão.

Na verdade, medir o efeito destas colisões fora do centro nas partículas em fluxo é a única forma de fornecer evidência direta da existência destes fortes campos magnéticos.

Os especialistas há muito acreditam que tais colisões fora do centro gerariam fortes campos magnéticos, mas durante anos foi impossível provar isso.

Isso ocorre porque as coisas acontecem muito rapidamente em colisões de íons pesados, o que significa que o campo não dura muito.

Por não muito tempo, queremos dizer que ele desaparece em dez milionésimos de bilionésimo de bilionésimo de segundo, o que inevitavelmente torna difícil percebê-lo.

No entanto, não importa quão passageiro fosse este reino, era definitivamente poderoso como o inferno. Isso ocorre porque alguns dos prótons e nêutrons neutros, carregados positivamente e sem colisão, que compõem os núcleos, são enviados em espiral, criando um vórtice de magnetismo tão forte que fornece mais gauss (unidade de indução magnética) do que uma estrela de nêutrons.

“Essas cargas positivas em movimento rápido devem gerar um campo magnético extremamente forte, esperado em 1018 gauss”, explicou o físico da UCLA Gang Wang.

Em comparação, observou ele, as estrelas de nêutrons – os objetos mais densos do universo – têm campos de cerca de 1.014 gauss, enquanto os ímãs de geladeira produzem um campo de cerca de 100 gauss, e o campo magnético protetor da Terra é de apenas 0,5 gauss.

Isto significa que o campo magnético gerado por colisões de íons pesados ​​fora do centro “é provavelmente o mais forte do nosso universo”, disse Wang.

O campo magnético gerado foi muito maior que o campo magnético de uma estrela de nêutrons(Istock)

No entanto, como explicamos anteriormente, os cientistas não conseguiram medir o campo diretamente. Então, em vez disso, observaram o movimento coletivo de partículas carregadas.

“Queríamos ver se as partículas carregadas geradas por colisões de íons pesados ​​fora do centro eram desviadas de uma forma que só poderia ser explicada pela presença de um campo eletromagnético nas pequenas partículas de QGP que surgiram nessas colisões”, disse Aihong Tang. , um físico do Laboratório Brookhaven.

A equipe rastreou o movimento coletivo de diferentes pares de partículas carregadas enquanto descartava a influência de influências não eletromagnéticas concorrentes.

“Em última análise, vemos um padrão de deflexão dependente da carga que só pode ser estimulado por um campo eletromagnético no QGP – um sinal claro da indução de Faraday (uma lei que afirma que a mudança no fluxo magnético induz um campo elétrico)”, confirmou Tang.

Agora que os cientistas têm evidências de que os campos magnéticos geram um campo eletromagnético no QGP, eles podem verificar a condutividade do QGP.

“Esta é uma característica básica e importante”, disse Shen. “Podemos inferir o valor da condutividade a partir da nossa medição do movimento coletivo.

“A extensão da deflexão das partículas está diretamente relacionada à força do campo eletromagnético e à condutividade do QGP, e ninguém mediu a condutividade do QGP antes.”

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